國 立 交 通 大 學

理學院科技與數位學習學程

碩 士 論 文

以 Scratch學習程式設計

及其與學習者認知風格的關連性

Learning Programming with Scratch

and Its Relationship with Learnersrsquo Cognitive Styles

研 究 生陳冠岑

指導教授孫春在 教授

中 華 民 國 一 一 年 六 月

以 Scratch學習程式設計及其與學習者認知風格的關連性

Learning Programming with Scratch

and Its Relationship with Learnersrsquo Cognitive Styles

研 究 生陳冠岑 StudentKuang-Tsen Chen

指導教授孫春在 教授 AdvisorDr Chuen-Tsai Sun

國立交通大學

理學院科技與數位學習學程

碩士論文

A Thesis

Submitted to Degree Program of E-Learning

College of Science

National Chiao Tung University

In partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of

Master

In

Degree Program of E-Learning

June 2012

Hsinchu Taiwan

中華民國一一年六月

i

以 S c r a t c h 學 習程 式設 計及 其與 學習 者認 知風 格的 關連 性

學生陳冠岑 指導教授孫春在 教授

國立交通大學理學院科技與數位學習學程碩士班

摘 要

Scratch軟體的視覺化及拼圖式設計之介面增加了程式設計的易學性

程式分享網站提供學習者知識累積及共創的平台藉由現成範例的拆解

組合重構和微調初學者從仿效中學習程式概念增加學習的自主和彈

性

本研究依學習者認知風格偏好的不同將國中九年級受試學生分為場

地獨立和場地依賴二組以學生自學過程中的程式設計策略和解題行為來

觀察其學習歷程並以學習任務來檢測學習成效探討個別差異在 Scratch

學習程式設計之影響

根據本研究結果得到下列結論

一不同認知風格學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略沒有顯

著差異可能與範例式學習只需修改部分程式有關所以採用的策略較不

明顯但場地獨立偏好之學習者較傾向 Bottom-Up 方式

ii

二場地獨立偏好之學生傾向使用解構的解題行為進行程式設計

於拆解和重組次數上較多能從中瞭解程式概念

三在 Scratch 學習程式設計不會因為認知風格偏好的差異而產生學

習成效之不同

關鍵字認知風格Scratch學習程式設計

iii

The Effects of Cognitive Styles on Program Learning in Scratch

StudentKuang-Tsen Chen Advisor Dr Chuen-Tsai Sun

Degree Program of E-Learning

National Chiao Tung University

ABSTRACT

Scratch a visual and block-based programming language software makes programming

easy to learn Websites of Scratch program sharing provide further knowledge and a

discussion platform for students With deconstructing combination reconstruction and fine

tuning beginners learn the concepts of programming by imitating and recombination This

approach encourages autonomy and flexibility in learning programming

In this study we collect data from 75 junior high school students for research by

convenience sampling and use Group Figure-Embedded Test (GFET) to measure the

tendency of their cognitive style We observe the learning process of the students in terms of

their design strategy and program-solving behavior evaluate their learning achievements

based on a design tasks as well as investigate the individual differences

Based on the result of experiment our primary findings are as follows

a Different cognitive styles show no relationship with design strategy This may result from

the fact that the students need only to modify othersrsquo program However the learners with

Field Dependence tendency usually use the Bottom-Up approach

iv

b The students with Field Dependence tendency express problem-solving behavior of

deconstruction in programming show higher frequency of breaking down modules and

recombination and find out more concepts of programming

c Cognitive Styles have no relationship with learning achievements in program design of

Scratch

Keywords Cognitive Styles Scratch Learning of Programming

v

誌 謝

終於結束台北－新竹兩地奔波的日子雖然有點辛苦卻也在這兩年的研究所生涯

中學到了許多除了教材製作能力的提昇更重要的是個人想法的延展和多方向的探索

從研究中發現問題探究和證明培養判斷和邏輯思考的能力

最感謝的是孫春在老師不厭其煩且正向肯定的教導方式每次的 meeting都能激發

出另一種見解和看法從論文題目的挑選開始與老師的討論便獲益良多在研究過程

中的問題和困難老師都能一語道破讓雜亂無章的思緒都變得有脈絡了起來

也感謝實驗室的學長姐給予的幫助讓實驗的流程和統計分析都能順利完成實驗

室伙伴們的互相鼓勵和分享成為能夠繼續堅持下去的動力能跟你們在同一個實驗室

做研究真的很榮幸

撰寫論文的過程歷經喪父之痛感謝研究所同學同事和朋友們的安慰和幫忙媽

媽哥哥以及家人們的關心和體諒是我能放心做研究的定心丸希望這份成就能與大家

分享也獻給一直期望我能完成研究所學業的爸爸

最後要特別謝謝一直在我背後默默支持鼓勵的育瑋在我論文寫得心煩意亂的時

候在我從新竹回來暈車難過的時候在我實驗遇到瓶頸的時候都能包容和陪伴我

真的很謝謝你

冠岑

201206

vi

目 錄

摘 要 i

ABSTRACT iii

誌 謝 v

目 錄 vi

表目錄 viii

圖目錄 ix

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 3

13 研究問題 4

14 名詞定義 4

15 研究範圍與限制 5

第二章 文獻探討 6

21 程式設計 6

211 程式設計的重要性 6

212 程式設計的工具 7

213 範例式學習 18

214 程式設計策略 20

22 Scratch的特色 23

221 視覺拼圖式程式設計介面 23

222 拆解重組程式解題方式 25

223 範例式學習－觀察模仿 27

224 自主學習 29

23 認知風格 31

vii

231認知風格定義 31

232認知風格分類 32

第三章 研究方法與設計 39

31 研究架構 39

32 研究對象 40

33 研究工具 41

34 實驗設計 50

第四章 資料分析 52

41 描述性統計分析 52

42使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否

有差異性 54

43使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否

有差異性 60

44使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效是否有

差異性 67

第五章 結論與建議 68

參考文獻 69

viii

表目錄

表 1 使用 Logo 進行學習之相關研究 11

表 2 使用 Alice 進行教學之相關研究 12

表 3 Scratch 程式類別及功能 16

表 4 與 Scratch 教學相關之研究 18

表 5 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 22

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表 223

表 7 認知風格定義 32

表 8 認知風格測驗工具 33

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表 35

表 10 視覺語文導向特質分析表 36

表 11 學習任務評分細項表 45

表 12 設計策略分類表 48

表 13 解題行為分類表 49

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料 51

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表 54

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表 55

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表 55

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表 60

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表 61

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t 檢定分析表 67

ix

圖目錄

圖 1 文字式程式設計介面 7

圖 2 LOGO程式設計介面 9

圖 3 KTurtle程式設計介面 10

圖 4 Alice程式設計介面 11

圖 5 Scratch程式設計介面 13

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器 14

圖 7 Scratch程式類別 15

圖 8 Scratch分享平台 17

圖 9 程式的基本設計流程圖 19

圖 10 Top-Down設計策略 20

圖 11 Bottom-Up設計策略 21

圖 12角色匯入造型 24

圖 13 角色匯入聲音 24

圖 14 組合程式以進行角色控制 25

圖 15 解構理論學習歷程 26

圖 16 Scratch分享網站 27

圖 17 創用 CC標註 28

圖 18 近側發展區 28

圖 19 Scratch作品評論區 29

圖 20 Scratch設計目的 30

圖 21 CSA認知風格分類 37

圖 22 研究架構圖 39

圖 23 研究變項關係圖 40

x

圖 24 Scratch網站 41

圖 25 下載他人作品進行修改 42

圖 26 螢幕錄製軟體 43

圖 27 學習任務畫面一 44

圖 28 學習任務畫面二 45

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖 47

圖 30 實驗流程圖 51

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖 52

圖 32 學習成效得分之次數分配圖 53

圖 33 Bottom-Up之設計策略 56

圖 34 Bottom-Up之設計策略 57

圖 35 TOP-Down設計策略 58

圖 36 TOP-Down設計策略 58

圖 37 TOP-Down設計策略 59

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為 61

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例 62

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組 62

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程 63

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程 64

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程 64

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為 65

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為 66

1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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以 Scratch學習程式設計及其與學習者認知風格的關連性

Learning Programming with Scratch

and Its Relationship with Learnersrsquo Cognitive Styles

研 究 生陳冠岑 StudentKuang-Tsen Chen

指導教授孫春在 教授 AdvisorDr Chuen-Tsai Sun

國立交通大學

理學院科技與數位學習學程

碩士論文

A Thesis

Submitted to Degree Program of E-Learning

College of Science

National Chiao Tung University

In partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of

Master

In

Degree Program of E-Learning

June 2012

Hsinchu Taiwan

中華民國一一年六月

i

以 S c r a t c h 學 習程 式設 計及 其與 學習 者認 知風 格的 關連 性

學生陳冠岑 指導教授孫春在 教授

國立交通大學理學院科技與數位學習學程碩士班

摘 要

Scratch軟體的視覺化及拼圖式設計之介面增加了程式設計的易學性

程式分享網站提供學習者知識累積及共創的平台藉由現成範例的拆解

組合重構和微調初學者從仿效中學習程式概念增加學習的自主和彈

性

本研究依學習者認知風格偏好的不同將國中九年級受試學生分為場

地獨立和場地依賴二組以學生自學過程中的程式設計策略和解題行為來

觀察其學習歷程並以學習任務來檢測學習成效探討個別差異在 Scratch

學習程式設計之影響

根據本研究結果得到下列結論

一不同認知風格學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略沒有顯

著差異可能與範例式學習只需修改部分程式有關所以採用的策略較不

明顯但場地獨立偏好之學習者較傾向 Bottom-Up 方式

ii

二場地獨立偏好之學生傾向使用解構的解題行為進行程式設計

於拆解和重組次數上較多能從中瞭解程式概念

三在 Scratch 學習程式設計不會因為認知風格偏好的差異而產生學

習成效之不同

關鍵字認知風格Scratch學習程式設計

iii

The Effects of Cognitive Styles on Program Learning in Scratch

StudentKuang-Tsen Chen Advisor Dr Chuen-Tsai Sun

Degree Program of E-Learning

National Chiao Tung University

ABSTRACT

Scratch a visual and block-based programming language software makes programming

easy to learn Websites of Scratch program sharing provide further knowledge and a

discussion platform for students With deconstructing combination reconstruction and fine

tuning beginners learn the concepts of programming by imitating and recombination This

approach encourages autonomy and flexibility in learning programming

In this study we collect data from 75 junior high school students for research by

convenience sampling and use Group Figure-Embedded Test (GFET) to measure the

tendency of their cognitive style We observe the learning process of the students in terms of

their design strategy and program-solving behavior evaluate their learning achievements

based on a design tasks as well as investigate the individual differences

Based on the result of experiment our primary findings are as follows

a Different cognitive styles show no relationship with design strategy This may result from

the fact that the students need only to modify othersrsquo program However the learners with

Field Dependence tendency usually use the Bottom-Up approach

iv

b The students with Field Dependence tendency express problem-solving behavior of

deconstruction in programming show higher frequency of breaking down modules and

recombination and find out more concepts of programming

c Cognitive Styles have no relationship with learning achievements in program design of

Scratch

Keywords Cognitive Styles Scratch Learning of Programming

v

誌 謝

終於結束台北－新竹兩地奔波的日子雖然有點辛苦卻也在這兩年的研究所生涯

中學到了許多除了教材製作能力的提昇更重要的是個人想法的延展和多方向的探索

從研究中發現問題探究和證明培養判斷和邏輯思考的能力

最感謝的是孫春在老師不厭其煩且正向肯定的教導方式每次的 meeting都能激發

出另一種見解和看法從論文題目的挑選開始與老師的討論便獲益良多在研究過程

中的問題和困難老師都能一語道破讓雜亂無章的思緒都變得有脈絡了起來

也感謝實驗室的學長姐給予的幫助讓實驗的流程和統計分析都能順利完成實驗

室伙伴們的互相鼓勵和分享成為能夠繼續堅持下去的動力能跟你們在同一個實驗室

做研究真的很榮幸

撰寫論文的過程歷經喪父之痛感謝研究所同學同事和朋友們的安慰和幫忙媽

媽哥哥以及家人們的關心和體諒是我能放心做研究的定心丸希望這份成就能與大家

分享也獻給一直期望我能完成研究所學業的爸爸

最後要特別謝謝一直在我背後默默支持鼓勵的育瑋在我論文寫得心煩意亂的時

候在我從新竹回來暈車難過的時候在我實驗遇到瓶頸的時候都能包容和陪伴我

真的很謝謝你

冠岑

201206

vi

目 錄

摘 要 i

ABSTRACT iii

誌 謝 v

目 錄 vi

表目錄 viii

圖目錄 ix

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 3

13 研究問題 4

14 名詞定義 4

15 研究範圍與限制 5

第二章 文獻探討 6

21 程式設計 6

211 程式設計的重要性 6

212 程式設計的工具 7

213 範例式學習 18

214 程式設計策略 20

22 Scratch的特色 23

221 視覺拼圖式程式設計介面 23

222 拆解重組程式解題方式 25

223 範例式學習－觀察模仿 27

224 自主學習 29

23 認知風格 31

vii

231認知風格定義 31

232認知風格分類 32

第三章 研究方法與設計 39

31 研究架構 39

32 研究對象 40

33 研究工具 41

34 實驗設計 50

第四章 資料分析 52

41 描述性統計分析 52

42使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否

有差異性 54

43使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否

有差異性 60

44使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效是否有

差異性 67

第五章 結論與建議 68

參考文獻 69

viii

表目錄

表 1 使用 Logo 進行學習之相關研究 11

表 2 使用 Alice 進行教學之相關研究 12

表 3 Scratch 程式類別及功能 16

表 4 與 Scratch 教學相關之研究 18

表 5 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 22

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表 223

表 7 認知風格定義 32

表 8 認知風格測驗工具 33

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表 35

表 10 視覺語文導向特質分析表 36

表 11 學習任務評分細項表 45

表 12 設計策略分類表 48

表 13 解題行為分類表 49

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料 51

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表 54

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表 55

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表 55

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表 60

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表 61

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t 檢定分析表 67

ix

圖目錄

圖 1 文字式程式設計介面 7

圖 2 LOGO程式設計介面 9

圖 3 KTurtle程式設計介面 10

圖 4 Alice程式設計介面 11

圖 5 Scratch程式設計介面 13

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器 14

圖 7 Scratch程式類別 15

圖 8 Scratch分享平台 17

圖 9 程式的基本設計流程圖 19

圖 10 Top-Down設計策略 20

圖 11 Bottom-Up設計策略 21

圖 12角色匯入造型 24

圖 13 角色匯入聲音 24

圖 14 組合程式以進行角色控制 25

圖 15 解構理論學習歷程 26

圖 16 Scratch分享網站 27

圖 17 創用 CC標註 28

圖 18 近側發展區 28

圖 19 Scratch作品評論區 29

圖 20 Scratch設計目的 30

圖 21 CSA認知風格分類 37

圖 22 研究架構圖 39

圖 23 研究變項關係圖 40

x

圖 24 Scratch網站 41

圖 25 下載他人作品進行修改 42

圖 26 螢幕錄製軟體 43

圖 27 學習任務畫面一 44

圖 28 學習任務畫面二 45

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖 47

圖 30 實驗流程圖 51

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖 52

圖 32 學習成效得分之次數分配圖 53

圖 33 Bottom-Up之設計策略 56

圖 34 Bottom-Up之設計策略 57

圖 35 TOP-Down設計策略 58

圖 36 TOP-Down設計策略 58

圖 37 TOP-Down設計策略 59

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為 61

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例 62

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組 62

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程 63

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程 64

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程 64

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為 65

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為 66

1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

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主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

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五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

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Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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i

以 S c r a t c h 學 習程 式設 計及 其與 學習 者認 知風 格的 關連 性

學生陳冠岑 指導教授孫春在 教授

國立交通大學理學院科技與數位學習學程碩士班

摘 要

Scratch軟體的視覺化及拼圖式設計之介面增加了程式設計的易學性

程式分享網站提供學習者知識累積及共創的平台藉由現成範例的拆解

組合重構和微調初學者從仿效中學習程式概念增加學習的自主和彈

性

本研究依學習者認知風格偏好的不同將國中九年級受試學生分為場

地獨立和場地依賴二組以學生自學過程中的程式設計策略和解題行為來

觀察其學習歷程並以學習任務來檢測學習成效探討個別差異在 Scratch

學習程式設計之影響

根據本研究結果得到下列結論

一不同認知風格學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略沒有顯

著差異可能與範例式學習只需修改部分程式有關所以採用的策略較不

明顯但場地獨立偏好之學習者較傾向 Bottom-Up 方式

ii

二場地獨立偏好之學生傾向使用解構的解題行為進行程式設計

於拆解和重組次數上較多能從中瞭解程式概念

三在 Scratch 學習程式設計不會因為認知風格偏好的差異而產生學

習成效之不同

關鍵字認知風格Scratch學習程式設計

iii

The Effects of Cognitive Styles on Program Learning in Scratch

StudentKuang-Tsen Chen Advisor Dr Chuen-Tsai Sun

Degree Program of E-Learning

National Chiao Tung University

ABSTRACT

Scratch a visual and block-based programming language software makes programming

easy to learn Websites of Scratch program sharing provide further knowledge and a

discussion platform for students With deconstructing combination reconstruction and fine

tuning beginners learn the concepts of programming by imitating and recombination This

approach encourages autonomy and flexibility in learning programming

In this study we collect data from 75 junior high school students for research by

convenience sampling and use Group Figure-Embedded Test (GFET) to measure the

tendency of their cognitive style We observe the learning process of the students in terms of

their design strategy and program-solving behavior evaluate their learning achievements

based on a design tasks as well as investigate the individual differences

Based on the result of experiment our primary findings are as follows

a Different cognitive styles show no relationship with design strategy This may result from

the fact that the students need only to modify othersrsquo program However the learners with

Field Dependence tendency usually use the Bottom-Up approach

iv

b The students with Field Dependence tendency express problem-solving behavior of

deconstruction in programming show higher frequency of breaking down modules and

recombination and find out more concepts of programming

c Cognitive Styles have no relationship with learning achievements in program design of

Scratch

Keywords Cognitive Styles Scratch Learning of Programming

v

誌 謝

終於結束台北－新竹兩地奔波的日子雖然有點辛苦卻也在這兩年的研究所生涯

中學到了許多除了教材製作能力的提昇更重要的是個人想法的延展和多方向的探索

從研究中發現問題探究和證明培養判斷和邏輯思考的能力

最感謝的是孫春在老師不厭其煩且正向肯定的教導方式每次的 meeting都能激發

出另一種見解和看法從論文題目的挑選開始與老師的討論便獲益良多在研究過程

中的問題和困難老師都能一語道破讓雜亂無章的思緒都變得有脈絡了起來

也感謝實驗室的學長姐給予的幫助讓實驗的流程和統計分析都能順利完成實驗

室伙伴們的互相鼓勵和分享成為能夠繼續堅持下去的動力能跟你們在同一個實驗室

做研究真的很榮幸

撰寫論文的過程歷經喪父之痛感謝研究所同學同事和朋友們的安慰和幫忙媽

媽哥哥以及家人們的關心和體諒是我能放心做研究的定心丸希望這份成就能與大家

分享也獻給一直期望我能完成研究所學業的爸爸

最後要特別謝謝一直在我背後默默支持鼓勵的育瑋在我論文寫得心煩意亂的時

候在我從新竹回來暈車難過的時候在我實驗遇到瓶頸的時候都能包容和陪伴我

真的很謝謝你

冠岑

201206

vi

目 錄

摘 要 i

ABSTRACT iii

誌 謝 v

目 錄 vi

表目錄 viii

圖目錄 ix

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 3

13 研究問題 4

14 名詞定義 4

15 研究範圍與限制 5

第二章 文獻探討 6

21 程式設計 6

211 程式設計的重要性 6

212 程式設計的工具 7

213 範例式學習 18

214 程式設計策略 20

22 Scratch的特色 23

221 視覺拼圖式程式設計介面 23

222 拆解重組程式解題方式 25

223 範例式學習－觀察模仿 27

224 自主學習 29

23 認知風格 31

vii

231認知風格定義 31

232認知風格分類 32

第三章 研究方法與設計 39

31 研究架構 39

32 研究對象 40

33 研究工具 41

34 實驗設計 50

第四章 資料分析 52

41 描述性統計分析 52

42使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否

有差異性 54

43使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否

有差異性 60

44使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效是否有

差異性 67

第五章 結論與建議 68

參考文獻 69

viii

表目錄

表 1 使用 Logo 進行學習之相關研究 11

表 2 使用 Alice 進行教學之相關研究 12

表 3 Scratch 程式類別及功能 16

表 4 與 Scratch 教學相關之研究 18

表 5 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 22

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表 223

表 7 認知風格定義 32

表 8 認知風格測驗工具 33

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表 35

表 10 視覺語文導向特質分析表 36

表 11 學習任務評分細項表 45

表 12 設計策略分類表 48

表 13 解題行為分類表 49

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料 51

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表 54

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表 55

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表 55

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表 60

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表 61

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t 檢定分析表 67

ix

圖目錄

圖 1 文字式程式設計介面 7

圖 2 LOGO程式設計介面 9

圖 3 KTurtle程式設計介面 10

圖 4 Alice程式設計介面 11

圖 5 Scratch程式設計介面 13

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器 14

圖 7 Scratch程式類別 15

圖 8 Scratch分享平台 17

圖 9 程式的基本設計流程圖 19

圖 10 Top-Down設計策略 20

圖 11 Bottom-Up設計策略 21

圖 12角色匯入造型 24

圖 13 角色匯入聲音 24

圖 14 組合程式以進行角色控制 25

圖 15 解構理論學習歷程 26

圖 16 Scratch分享網站 27

圖 17 創用 CC標註 28

圖 18 近側發展區 28

圖 19 Scratch作品評論區 29

圖 20 Scratch設計目的 30

圖 21 CSA認知風格分類 37

圖 22 研究架構圖 39

圖 23 研究變項關係圖 40

x

圖 24 Scratch網站 41

圖 25 下載他人作品進行修改 42

圖 26 螢幕錄製軟體 43

圖 27 學習任務畫面一 44

圖 28 學習任務畫面二 45

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖 47

圖 30 實驗流程圖 51

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖 52

圖 32 學習成效得分之次數分配圖 53

圖 33 Bottom-Up之設計策略 56

圖 34 Bottom-Up之設計策略 57

圖 35 TOP-Down設計策略 58

圖 36 TOP-Down設計策略 58

圖 37 TOP-Down設計策略 59

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為 61

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例 62

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組 62

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程 63

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程 64

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程 64

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為 65

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為 66

1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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ii

二場地獨立偏好之學生傾向使用解構的解題行為進行程式設計

於拆解和重組次數上較多能從中瞭解程式概念

三在 Scratch 學習程式設計不會因為認知風格偏好的差異而產生學

習成效之不同

關鍵字認知風格Scratch學習程式設計

iii

The Effects of Cognitive Styles on Program Learning in Scratch

StudentKuang-Tsen Chen Advisor Dr Chuen-Tsai Sun

Degree Program of E-Learning

National Chiao Tung University

ABSTRACT

Scratch a visual and block-based programming language software makes programming

easy to learn Websites of Scratch program sharing provide further knowledge and a

discussion platform for students With deconstructing combination reconstruction and fine

tuning beginners learn the concepts of programming by imitating and recombination This

approach encourages autonomy and flexibility in learning programming

In this study we collect data from 75 junior high school students for research by

convenience sampling and use Group Figure-Embedded Test (GFET) to measure the

tendency of their cognitive style We observe the learning process of the students in terms of

their design strategy and program-solving behavior evaluate their learning achievements

based on a design tasks as well as investigate the individual differences

Based on the result of experiment our primary findings are as follows

a Different cognitive styles show no relationship with design strategy This may result from

the fact that the students need only to modify othersrsquo program However the learners with

Field Dependence tendency usually use the Bottom-Up approach

iv

b The students with Field Dependence tendency express problem-solving behavior of

deconstruction in programming show higher frequency of breaking down modules and

recombination and find out more concepts of programming

c Cognitive Styles have no relationship with learning achievements in program design of

Scratch

Keywords Cognitive Styles Scratch Learning of Programming

v

誌 謝

終於結束台北－新竹兩地奔波的日子雖然有點辛苦卻也在這兩年的研究所生涯

中學到了許多除了教材製作能力的提昇更重要的是個人想法的延展和多方向的探索

從研究中發現問題探究和證明培養判斷和邏輯思考的能力

最感謝的是孫春在老師不厭其煩且正向肯定的教導方式每次的 meeting都能激發

出另一種見解和看法從論文題目的挑選開始與老師的討論便獲益良多在研究過程

中的問題和困難老師都能一語道破讓雜亂無章的思緒都變得有脈絡了起來

也感謝實驗室的學長姐給予的幫助讓實驗的流程和統計分析都能順利完成實驗

室伙伴們的互相鼓勵和分享成為能夠繼續堅持下去的動力能跟你們在同一個實驗室

做研究真的很榮幸

撰寫論文的過程歷經喪父之痛感謝研究所同學同事和朋友們的安慰和幫忙媽

媽哥哥以及家人們的關心和體諒是我能放心做研究的定心丸希望這份成就能與大家

分享也獻給一直期望我能完成研究所學業的爸爸

最後要特別謝謝一直在我背後默默支持鼓勵的育瑋在我論文寫得心煩意亂的時

候在我從新竹回來暈車難過的時候在我實驗遇到瓶頸的時候都能包容和陪伴我

真的很謝謝你

冠岑

201206

vi

目 錄

摘 要 i

ABSTRACT iii

誌 謝 v

目 錄 vi

表目錄 viii

圖目錄 ix

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 3

13 研究問題 4

14 名詞定義 4

15 研究範圍與限制 5

第二章 文獻探討 6

21 程式設計 6

211 程式設計的重要性 6

212 程式設計的工具 7

213 範例式學習 18

214 程式設計策略 20

22 Scratch的特色 23

221 視覺拼圖式程式設計介面 23

222 拆解重組程式解題方式 25

223 範例式學習－觀察模仿 27

224 自主學習 29

23 認知風格 31

vii

231認知風格定義 31

232認知風格分類 32

第三章 研究方法與設計 39

31 研究架構 39

32 研究對象 40

33 研究工具 41

34 實驗設計 50

第四章 資料分析 52

41 描述性統計分析 52

42使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否

有差異性 54

43使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否

有差異性 60

44使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效是否有

差異性 67

第五章 結論與建議 68

參考文獻 69

viii

表目錄

表 1 使用 Logo 進行學習之相關研究 11

表 2 使用 Alice 進行教學之相關研究 12

表 3 Scratch 程式類別及功能 16

表 4 與 Scratch 教學相關之研究 18

表 5 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 22

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表 223

表 7 認知風格定義 32

表 8 認知風格測驗工具 33

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表 35

表 10 視覺語文導向特質分析表 36

表 11 學習任務評分細項表 45

表 12 設計策略分類表 48

表 13 解題行為分類表 49

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料 51

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表 54

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表 55

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表 55

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表 60

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表 61

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t 檢定分析表 67

ix

圖目錄

圖 1 文字式程式設計介面 7

圖 2 LOGO程式設計介面 9

圖 3 KTurtle程式設計介面 10

圖 4 Alice程式設計介面 11

圖 5 Scratch程式設計介面 13

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器 14

圖 7 Scratch程式類別 15

圖 8 Scratch分享平台 17

圖 9 程式的基本設計流程圖 19

圖 10 Top-Down設計策略 20

圖 11 Bottom-Up設計策略 21

圖 12角色匯入造型 24

圖 13 角色匯入聲音 24

圖 14 組合程式以進行角色控制 25

圖 15 解構理論學習歷程 26

圖 16 Scratch分享網站 27

圖 17 創用 CC標註 28

圖 18 近側發展區 28

圖 19 Scratch作品評論區 29

圖 20 Scratch設計目的 30

圖 21 CSA認知風格分類 37

圖 22 研究架構圖 39

圖 23 研究變項關係圖 40

x

圖 24 Scratch網站 41

圖 25 下載他人作品進行修改 42

圖 26 螢幕錄製軟體 43

圖 27 學習任務畫面一 44

圖 28 學習任務畫面二 45

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖 47

圖 30 實驗流程圖 51

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖 52

圖 32 學習成效得分之次數分配圖 53

圖 33 Bottom-Up之設計策略 56

圖 34 Bottom-Up之設計策略 57

圖 35 TOP-Down設計策略 58

圖 36 TOP-Down設計策略 58

圖 37 TOP-Down設計策略 59

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為 61

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例 62

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組 62

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程 63

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程 64

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程 64

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為 65

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為 66

1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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The Effects of Cognitive Styles on Program Learning in Scratch

StudentKuang-Tsen Chen Advisor Dr Chuen-Tsai Sun

Degree Program of E-Learning

National Chiao Tung University

ABSTRACT

Scratch a visual and block-based programming language software makes programming

easy to learn Websites of Scratch program sharing provide further knowledge and a

discussion platform for students With deconstructing combination reconstruction and fine

tuning beginners learn the concepts of programming by imitating and recombination This

approach encourages autonomy and flexibility in learning programming

In this study we collect data from 75 junior high school students for research by

convenience sampling and use Group Figure-Embedded Test (GFET) to measure the

tendency of their cognitive style We observe the learning process of the students in terms of

their design strategy and program-solving behavior evaluate their learning achievements

based on a design tasks as well as investigate the individual differences

Based on the result of experiment our primary findings are as follows

a Different cognitive styles show no relationship with design strategy This may result from

the fact that the students need only to modify othersrsquo program However the learners with

Field Dependence tendency usually use the Bottom-Up approach

iv

b The students with Field Dependence tendency express problem-solving behavior of

deconstruction in programming show higher frequency of breaking down modules and

recombination and find out more concepts of programming

c Cognitive Styles have no relationship with learning achievements in program design of

Scratch

Keywords Cognitive Styles Scratch Learning of Programming

v

誌 謝

終於結束台北－新竹兩地奔波的日子雖然有點辛苦卻也在這兩年的研究所生涯

中學到了許多除了教材製作能力的提昇更重要的是個人想法的延展和多方向的探索

從研究中發現問題探究和證明培養判斷和邏輯思考的能力

最感謝的是孫春在老師不厭其煩且正向肯定的教導方式每次的 meeting都能激發

出另一種見解和看法從論文題目的挑選開始與老師的討論便獲益良多在研究過程

中的問題和困難老師都能一語道破讓雜亂無章的思緒都變得有脈絡了起來

也感謝實驗室的學長姐給予的幫助讓實驗的流程和統計分析都能順利完成實驗

室伙伴們的互相鼓勵和分享成為能夠繼續堅持下去的動力能跟你們在同一個實驗室

做研究真的很榮幸

撰寫論文的過程歷經喪父之痛感謝研究所同學同事和朋友們的安慰和幫忙媽

媽哥哥以及家人們的關心和體諒是我能放心做研究的定心丸希望這份成就能與大家

分享也獻給一直期望我能完成研究所學業的爸爸

最後要特別謝謝一直在我背後默默支持鼓勵的育瑋在我論文寫得心煩意亂的時

候在我從新竹回來暈車難過的時候在我實驗遇到瓶頸的時候都能包容和陪伴我

真的很謝謝你

冠岑

201206

vi

目 錄

摘 要 i

ABSTRACT iii

誌 謝 v

目 錄 vi

表目錄 viii

圖目錄 ix

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 3

13 研究問題 4

14 名詞定義 4

15 研究範圍與限制 5

第二章 文獻探討 6

21 程式設計 6

211 程式設計的重要性 6

212 程式設計的工具 7

213 範例式學習 18

214 程式設計策略 20

22 Scratch的特色 23

221 視覺拼圖式程式設計介面 23

222 拆解重組程式解題方式 25

223 範例式學習－觀察模仿 27

224 自主學習 29

23 認知風格 31

vii

231認知風格定義 31

232認知風格分類 32

第三章 研究方法與設計 39

31 研究架構 39

32 研究對象 40

33 研究工具 41

34 實驗設計 50

第四章 資料分析 52

41 描述性統計分析 52

42使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否

有差異性 54

43使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否

有差異性 60

44使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效是否有

差異性 67

第五章 結論與建議 68

參考文獻 69

viii

表目錄

表 1 使用 Logo 進行學習之相關研究 11

表 2 使用 Alice 進行教學之相關研究 12

表 3 Scratch 程式類別及功能 16

表 4 與 Scratch 教學相關之研究 18

表 5 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 22

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表 223

表 7 認知風格定義 32

表 8 認知風格測驗工具 33

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表 35

表 10 視覺語文導向特質分析表 36

表 11 學習任務評分細項表 45

表 12 設計策略分類表 48

表 13 解題行為分類表 49

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料 51

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表 54

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表 55

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表 55

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表 60

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表 61

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t 檢定分析表 67

ix

圖目錄

圖 1 文字式程式設計介面 7

圖 2 LOGO程式設計介面 9

圖 3 KTurtle程式設計介面 10

圖 4 Alice程式設計介面 11

圖 5 Scratch程式設計介面 13

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器 14

圖 7 Scratch程式類別 15

圖 8 Scratch分享平台 17

圖 9 程式的基本設計流程圖 19

圖 10 Top-Down設計策略 20

圖 11 Bottom-Up設計策略 21

圖 12角色匯入造型 24

圖 13 角色匯入聲音 24

圖 14 組合程式以進行角色控制 25

圖 15 解構理論學習歷程 26

圖 16 Scratch分享網站 27

圖 17 創用 CC標註 28

圖 18 近側發展區 28

圖 19 Scratch作品評論區 29

圖 20 Scratch設計目的 30

圖 21 CSA認知風格分類 37

圖 22 研究架構圖 39

圖 23 研究變項關係圖 40

x

圖 24 Scratch網站 41

圖 25 下載他人作品進行修改 42

圖 26 螢幕錄製軟體 43

圖 27 學習任務畫面一 44

圖 28 學習任務畫面二 45

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖 47

圖 30 實驗流程圖 51

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖 52

圖 32 學習成效得分之次數分配圖 53

圖 33 Bottom-Up之設計策略 56

圖 34 Bottom-Up之設計策略 57

圖 35 TOP-Down設計策略 58

圖 36 TOP-Down設計策略 58

圖 37 TOP-Down設計策略 59

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為 61

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例 62

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組 62

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程 63

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程 64

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程 64

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為 65

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為 66

1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

iv

b The students with Field Dependence tendency express problem-solving behavior of

deconstruction in programming show higher frequency of breaking down modules and

recombination and find out more concepts of programming

c Cognitive Styles have no relationship with learning achievements in program design of

Scratch

Keywords Cognitive Styles Scratch Learning of Programming

v

誌 謝

終於結束台北－新竹兩地奔波的日子雖然有點辛苦卻也在這兩年的研究所生涯

中學到了許多除了教材製作能力的提昇更重要的是個人想法的延展和多方向的探索

從研究中發現問題探究和證明培養判斷和邏輯思考的能力

最感謝的是孫春在老師不厭其煩且正向肯定的教導方式每次的 meeting都能激發

出另一種見解和看法從論文題目的挑選開始與老師的討論便獲益良多在研究過程

中的問題和困難老師都能一語道破讓雜亂無章的思緒都變得有脈絡了起來

也感謝實驗室的學長姐給予的幫助讓實驗的流程和統計分析都能順利完成實驗

室伙伴們的互相鼓勵和分享成為能夠繼續堅持下去的動力能跟你們在同一個實驗室

做研究真的很榮幸

撰寫論文的過程歷經喪父之痛感謝研究所同學同事和朋友們的安慰和幫忙媽

媽哥哥以及家人們的關心和體諒是我能放心做研究的定心丸希望這份成就能與大家

分享也獻給一直期望我能完成研究所學業的爸爸

最後要特別謝謝一直在我背後默默支持鼓勵的育瑋在我論文寫得心煩意亂的時

候在我從新竹回來暈車難過的時候在我實驗遇到瓶頸的時候都能包容和陪伴我

真的很謝謝你

冠岑

201206

vi

目 錄

摘 要 i

ABSTRACT iii

誌 謝 v

目 錄 vi

表目錄 viii

圖目錄 ix

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 3

13 研究問題 4

14 名詞定義 4

15 研究範圍與限制 5

第二章 文獻探討 6

21 程式設計 6

211 程式設計的重要性 6

212 程式設計的工具 7

213 範例式學習 18

214 程式設計策略 20

22 Scratch的特色 23

221 視覺拼圖式程式設計介面 23

222 拆解重組程式解題方式 25

223 範例式學習－觀察模仿 27

224 自主學習 29

23 認知風格 31

vii

231認知風格定義 31

232認知風格分類 32

第三章 研究方法與設計 39

31 研究架構 39

32 研究對象 40

33 研究工具 41

34 實驗設計 50

第四章 資料分析 52

41 描述性統計分析 52

42使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否

有差異性 54

43使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否

有差異性 60

44使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效是否有

差異性 67

第五章 結論與建議 68

參考文獻 69

viii

表目錄

表 1 使用 Logo 進行學習之相關研究 11

表 2 使用 Alice 進行教學之相關研究 12

表 3 Scratch 程式類別及功能 16

表 4 與 Scratch 教學相關之研究 18

表 5 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 22

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表 223

表 7 認知風格定義 32

表 8 認知風格測驗工具 33

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表 35

表 10 視覺語文導向特質分析表 36

表 11 學習任務評分細項表 45

表 12 設計策略分類表 48

表 13 解題行為分類表 49

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料 51

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表 54

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表 55

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表 55

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表 60

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表 61

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t 檢定分析表 67

ix

圖目錄

圖 1 文字式程式設計介面 7

圖 2 LOGO程式設計介面 9

圖 3 KTurtle程式設計介面 10

圖 4 Alice程式設計介面 11

圖 5 Scratch程式設計介面 13

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器 14

圖 7 Scratch程式類別 15

圖 8 Scratch分享平台 17

圖 9 程式的基本設計流程圖 19

圖 10 Top-Down設計策略 20

圖 11 Bottom-Up設計策略 21

圖 12角色匯入造型 24

圖 13 角色匯入聲音 24

圖 14 組合程式以進行角色控制 25

圖 15 解構理論學習歷程 26

圖 16 Scratch分享網站 27

圖 17 創用 CC標註 28

圖 18 近側發展區 28

圖 19 Scratch作品評論區 29

圖 20 Scratch設計目的 30

圖 21 CSA認知風格分類 37

圖 22 研究架構圖 39

圖 23 研究變項關係圖 40

x

圖 24 Scratch網站 41

圖 25 下載他人作品進行修改 42

圖 26 螢幕錄製軟體 43

圖 27 學習任務畫面一 44

圖 28 學習任務畫面二 45

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖 47

圖 30 實驗流程圖 51

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖 52

圖 32 學習成效得分之次數分配圖 53

圖 33 Bottom-Up之設計策略 56

圖 34 Bottom-Up之設計策略 57

圖 35 TOP-Down設計策略 58

圖 36 TOP-Down設計策略 58

圖 37 TOP-Down設計策略 59

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為 61

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例 62

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組 62

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程 63

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程 64

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程 64

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為 65

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為 66

1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

v

誌 謝

終於結束台北－新竹兩地奔波的日子雖然有點辛苦卻也在這兩年的研究所生涯

中學到了許多除了教材製作能力的提昇更重要的是個人想法的延展和多方向的探索

從研究中發現問題探究和證明培養判斷和邏輯思考的能力

最感謝的是孫春在老師不厭其煩且正向肯定的教導方式每次的 meeting都能激發

出另一種見解和看法從論文題目的挑選開始與老師的討論便獲益良多在研究過程

中的問題和困難老師都能一語道破讓雜亂無章的思緒都變得有脈絡了起來

也感謝實驗室的學長姐給予的幫助讓實驗的流程和統計分析都能順利完成實驗

室伙伴們的互相鼓勵和分享成為能夠繼續堅持下去的動力能跟你們在同一個實驗室

做研究真的很榮幸

撰寫論文的過程歷經喪父之痛感謝研究所同學同事和朋友們的安慰和幫忙媽

媽哥哥以及家人們的關心和體諒是我能放心做研究的定心丸希望這份成就能與大家

分享也獻給一直期望我能完成研究所學業的爸爸

最後要特別謝謝一直在我背後默默支持鼓勵的育瑋在我論文寫得心煩意亂的時

候在我從新竹回來暈車難過的時候在我實驗遇到瓶頸的時候都能包容和陪伴我

真的很謝謝你

冠岑

201206

vi

目 錄

摘 要 i

ABSTRACT iii

誌 謝 v

目 錄 vi

表目錄 viii

圖目錄 ix

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 3

13 研究問題 4

14 名詞定義 4

15 研究範圍與限制 5

第二章 文獻探討 6

21 程式設計 6

211 程式設計的重要性 6

212 程式設計的工具 7

213 範例式學習 18

214 程式設計策略 20

22 Scratch的特色 23

221 視覺拼圖式程式設計介面 23

222 拆解重組程式解題方式 25

223 範例式學習－觀察模仿 27

224 自主學習 29

23 認知風格 31

vii

231認知風格定義 31

232認知風格分類 32

第三章 研究方法與設計 39

31 研究架構 39

32 研究對象 40

33 研究工具 41

34 實驗設計 50

第四章 資料分析 52

41 描述性統計分析 52

42使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否

有差異性 54

43使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否

有差異性 60

44使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效是否有

差異性 67

第五章 結論與建議 68

參考文獻 69

viii

表目錄

表 1 使用 Logo 進行學習之相關研究 11

表 2 使用 Alice 進行教學之相關研究 12

表 3 Scratch 程式類別及功能 16

表 4 與 Scratch 教學相關之研究 18

表 5 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 22

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表 223

表 7 認知風格定義 32

表 8 認知風格測驗工具 33

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表 35

表 10 視覺語文導向特質分析表 36

表 11 學習任務評分細項表 45

表 12 設計策略分類表 48

表 13 解題行為分類表 49

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料 51

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表 54

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表 55

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表 55

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表 60

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表 61

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t 檢定分析表 67

ix

圖目錄

圖 1 文字式程式設計介面 7

圖 2 LOGO程式設計介面 9

圖 3 KTurtle程式設計介面 10

圖 4 Alice程式設計介面 11

圖 5 Scratch程式設計介面 13

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器 14

圖 7 Scratch程式類別 15

圖 8 Scratch分享平台 17

圖 9 程式的基本設計流程圖 19

圖 10 Top-Down設計策略 20

圖 11 Bottom-Up設計策略 21

圖 12角色匯入造型 24

圖 13 角色匯入聲音 24

圖 14 組合程式以進行角色控制 25

圖 15 解構理論學習歷程 26

圖 16 Scratch分享網站 27

圖 17 創用 CC標註 28

圖 18 近側發展區 28

圖 19 Scratch作品評論區 29

圖 20 Scratch設計目的 30

圖 21 CSA認知風格分類 37

圖 22 研究架構圖 39

圖 23 研究變項關係圖 40

x

圖 24 Scratch網站 41

圖 25 下載他人作品進行修改 42

圖 26 螢幕錄製軟體 43

圖 27 學習任務畫面一 44

圖 28 學習任務畫面二 45

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖 47

圖 30 實驗流程圖 51

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖 52

圖 32 學習成效得分之次數分配圖 53

圖 33 Bottom-Up之設計策略 56

圖 34 Bottom-Up之設計策略 57

圖 35 TOP-Down設計策略 58

圖 36 TOP-Down設計策略 58

圖 37 TOP-Down設計策略 59

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為 61

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例 62

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組 62

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程 63

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程 64

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程 64

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為 65

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為 66

1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

vi

目 錄

摘 要 i

ABSTRACT iii

誌 謝 v

目 錄 vi

表目錄 viii

圖目錄 ix

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 3

13 研究問題 4

14 名詞定義 4

15 研究範圍與限制 5

第二章 文獻探討 6

21 程式設計 6

211 程式設計的重要性 6

212 程式設計的工具 7

213 範例式學習 18

214 程式設計策略 20

22 Scratch的特色 23

221 視覺拼圖式程式設計介面 23

222 拆解重組程式解題方式 25

223 範例式學習－觀察模仿 27

224 自主學習 29

23 認知風格 31

vii

231認知風格定義 31

232認知風格分類 32

第三章 研究方法與設計 39

31 研究架構 39

32 研究對象 40

33 研究工具 41

34 實驗設計 50

第四章 資料分析 52

41 描述性統計分析 52

42使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否

有差異性 54

43使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否

有差異性 60

44使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效是否有

差異性 67

第五章 結論與建議 68

參考文獻 69

viii

表目錄

表 1 使用 Logo 進行學習之相關研究 11

表 2 使用 Alice 進行教學之相關研究 12

表 3 Scratch 程式類別及功能 16

表 4 與 Scratch 教學相關之研究 18

表 5 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 22

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表 223

表 7 認知風格定義 32

表 8 認知風格測驗工具 33

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表 35

表 10 視覺語文導向特質分析表 36

表 11 學習任務評分細項表 45

表 12 設計策略分類表 48

表 13 解題行為分類表 49

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料 51

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表 54

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表 55

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表 55

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表 60

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表 61

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t 檢定分析表 67

ix

圖目錄

圖 1 文字式程式設計介面 7

圖 2 LOGO程式設計介面 9

圖 3 KTurtle程式設計介面 10

圖 4 Alice程式設計介面 11

圖 5 Scratch程式設計介面 13

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器 14

圖 7 Scratch程式類別 15

圖 8 Scratch分享平台 17

圖 9 程式的基本設計流程圖 19

圖 10 Top-Down設計策略 20

圖 11 Bottom-Up設計策略 21

圖 12角色匯入造型 24

圖 13 角色匯入聲音 24

圖 14 組合程式以進行角色控制 25

圖 15 解構理論學習歷程 26

圖 16 Scratch分享網站 27

圖 17 創用 CC標註 28

圖 18 近側發展區 28

圖 19 Scratch作品評論區 29

圖 20 Scratch設計目的 30

圖 21 CSA認知風格分類 37

圖 22 研究架構圖 39

圖 23 研究變項關係圖 40

x

圖 24 Scratch網站 41

圖 25 下載他人作品進行修改 42

圖 26 螢幕錄製軟體 43

圖 27 學習任務畫面一 44

圖 28 學習任務畫面二 45

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖 47

圖 30 實驗流程圖 51

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖 52

圖 32 學習成效得分之次數分配圖 53

圖 33 Bottom-Up之設計策略 56

圖 34 Bottom-Up之設計策略 57

圖 35 TOP-Down設計策略 58

圖 36 TOP-Down設計策略 58

圖 37 TOP-Down設計策略 59

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為 61

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例 62

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組 62

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程 63

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程 64

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程 64

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為 65

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為 66

1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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vii

231認知風格定義 31

232認知風格分類 32

第三章 研究方法與設計 39

31 研究架構 39

32 研究對象 40

33 研究工具 41

34 實驗設計 50

第四章 資料分析 52

41 描述性統計分析 52

42使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否

有差異性 54

43使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否

有差異性 60

44使用 Scratch 軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效是否有

差異性 67

第五章 結論與建議 68

參考文獻 69

viii

表目錄

表 1 使用 Logo 進行學習之相關研究 11

表 2 使用 Alice 進行教學之相關研究 12

表 3 Scratch 程式類別及功能 16

表 4 與 Scratch 教學相關之研究 18

表 5 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 22

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表 223

表 7 認知風格定義 32

表 8 認知風格測驗工具 33

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表 35

表 10 視覺語文導向特質分析表 36

表 11 學習任務評分細項表 45

表 12 設計策略分類表 48

表 13 解題行為分類表 49

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料 51

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表 54

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表 55

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表 55

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表 60

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表 61

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t 檢定分析表 67

ix

圖目錄

圖 1 文字式程式設計介面 7

圖 2 LOGO程式設計介面 9

圖 3 KTurtle程式設計介面 10

圖 4 Alice程式設計介面 11

圖 5 Scratch程式設計介面 13

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器 14

圖 7 Scratch程式類別 15

圖 8 Scratch分享平台 17

圖 9 程式的基本設計流程圖 19

圖 10 Top-Down設計策略 20

圖 11 Bottom-Up設計策略 21

圖 12角色匯入造型 24

圖 13 角色匯入聲音 24

圖 14 組合程式以進行角色控制 25

圖 15 解構理論學習歷程 26

圖 16 Scratch分享網站 27

圖 17 創用 CC標註 28

圖 18 近側發展區 28

圖 19 Scratch作品評論區 29

圖 20 Scratch設計目的 30

圖 21 CSA認知風格分類 37

圖 22 研究架構圖 39

圖 23 研究變項關係圖 40

x

圖 24 Scratch網站 41

圖 25 下載他人作品進行修改 42

圖 26 螢幕錄製軟體 43

圖 27 學習任務畫面一 44

圖 28 學習任務畫面二 45

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖 47

圖 30 實驗流程圖 51

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖 52

圖 32 學習成效得分之次數分配圖 53

圖 33 Bottom-Up之設計策略 56

圖 34 Bottom-Up之設計策略 57

圖 35 TOP-Down設計策略 58

圖 36 TOP-Down設計策略 58

圖 37 TOP-Down設計策略 59

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為 61

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例 62

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組 62

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程 63

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程 64

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程 64

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為 65

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為 66

1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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viii

表目錄

表 1 使用 Logo 進行學習之相關研究 11

表 2 使用 Alice 進行教學之相關研究 12

表 3 Scratch 程式類別及功能 16

表 4 與 Scratch 教學相關之研究 18

表 5 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 22

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表 223

表 7 認知風格定義 32

表 8 認知風格測驗工具 33

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表 35

表 10 視覺語文導向特質分析表 36

表 11 學習任務評分細項表 45

表 12 設計策略分類表 48

表 13 解題行為分類表 49

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料 51

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表 54

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表 55

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表 55

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表 60

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表 61

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t 檢定分析表 67

ix

圖目錄

圖 1 文字式程式設計介面 7

圖 2 LOGO程式設計介面 9

圖 3 KTurtle程式設計介面 10

圖 4 Alice程式設計介面 11

圖 5 Scratch程式設計介面 13

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器 14

圖 7 Scratch程式類別 15

圖 8 Scratch分享平台 17

圖 9 程式的基本設計流程圖 19

圖 10 Top-Down設計策略 20

圖 11 Bottom-Up設計策略 21

圖 12角色匯入造型 24

圖 13 角色匯入聲音 24

圖 14 組合程式以進行角色控制 25

圖 15 解構理論學習歷程 26

圖 16 Scratch分享網站 27

圖 17 創用 CC標註 28

圖 18 近側發展區 28

圖 19 Scratch作品評論區 29

圖 20 Scratch設計目的 30

圖 21 CSA認知風格分類 37

圖 22 研究架構圖 39

圖 23 研究變項關係圖 40

x

圖 24 Scratch網站 41

圖 25 下載他人作品進行修改 42

圖 26 螢幕錄製軟體 43

圖 27 學習任務畫面一 44

圖 28 學習任務畫面二 45

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖 47

圖 30 實驗流程圖 51

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖 52

圖 32 學習成效得分之次數分配圖 53

圖 33 Bottom-Up之設計策略 56

圖 34 Bottom-Up之設計策略 57

圖 35 TOP-Down設計策略 58

圖 36 TOP-Down設計策略 58

圖 37 TOP-Down設計策略 59

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為 61

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例 62

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組 62

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程 63

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程 64

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程 64

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為 65

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為 66

1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

ix

圖目錄

圖 1 文字式程式設計介面 7

圖 2 LOGO程式設計介面 9

圖 3 KTurtle程式設計介面 10

圖 4 Alice程式設計介面 11

圖 5 Scratch程式設計介面 13

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器 14

圖 7 Scratch程式類別 15

圖 8 Scratch分享平台 17

圖 9 程式的基本設計流程圖 19

圖 10 Top-Down設計策略 20

圖 11 Bottom-Up設計策略 21

圖 12角色匯入造型 24

圖 13 角色匯入聲音 24

圖 14 組合程式以進行角色控制 25

圖 15 解構理論學習歷程 26

圖 16 Scratch分享網站 27

圖 17 創用 CC標註 28

圖 18 近側發展區 28

圖 19 Scratch作品評論區 29

圖 20 Scratch設計目的 30

圖 21 CSA認知風格分類 37

圖 22 研究架構圖 39

圖 23 研究變項關係圖 40

x

圖 24 Scratch網站 41

圖 25 下載他人作品進行修改 42

圖 26 螢幕錄製軟體 43

圖 27 學習任務畫面一 44

圖 28 學習任務畫面二 45

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖 47

圖 30 實驗流程圖 51

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖 52

圖 32 學習成效得分之次數分配圖 53

圖 33 Bottom-Up之設計策略 56

圖 34 Bottom-Up之設計策略 57

圖 35 TOP-Down設計策略 58

圖 36 TOP-Down設計策略 58

圖 37 TOP-Down設計策略 59

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為 61

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例 62

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組 62

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程 63

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程 64

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程 64

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為 65

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為 66

1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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x

圖 24 Scratch網站 41

圖 25 下載他人作品進行修改 42

圖 26 螢幕錄製軟體 43

圖 27 學習任務畫面一 44

圖 28 學習任務畫面二 45

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖 47

圖 30 實驗流程圖 51

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖 52

圖 32 學習成效得分之次數分配圖 53

圖 33 Bottom-Up之設計策略 56

圖 34 Bottom-Up之設計策略 57

圖 35 TOP-Down設計策略 58

圖 36 TOP-Down設計策略 58

圖 37 TOP-Down設計策略 59

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為 61

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例 62

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組 62

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程 63

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程 64

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程 64

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為 65

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為 66

1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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1

第一章 緒論

本研究的目的在探討於 Scratch軟體下不同類型的認知風格學生如何影響程式

設計的學習歷程以及學習成效本章共分以下五節第一節為研究背景與動機第二節

為研究目的第三節為研究問題第四節為相關的重要名詞定義第五節則為研究範圍

與限制

11 研究背景與動機

Scratch以視覺化程式設計介面幫助抽象概念的具體化利用表徵模式減少學生在

程式設計時受限的語法拼圖式設計使得操作容易且避免迷思於語意或語法偵錯上讓

學習者能將程式設計時的注意力專注在問題解決的邏輯推理上且動態呈現方式增加學

生學習的興趣符合數位原住民處理多樣訊息圖像偏好及喜歡主動探索和互動式學習

等特性(Prensky 2001)許多研究者(如Funkhouser1993)認為適當的程式設計介面

視覺化或物件化的環境會對初學者的學習產生影響並能將程式的基本觀念類化至其

它程式語言或相關領域一項以Scratch為補救教學工具的實驗中也發現對於程式設

計學習成效降低學習焦慮以及維持學習動機上都能有所幫助(何昱穎張智凱劉寶

鈞2010)

Scratch讓程式以積木方式堆疊而成於是教師可能迷思於各個程式區塊的使用時

機及用途從流程控制角色如何進行動作及行為開始解說讓學生根據教師的專家型

解題經驗來組合程式但是Scratch除了以結構方式呈現程式更重要的是能透過現

成範例以觀察拆解模仿和重組的學習歷程形成學習者為中心的重構模式學習

者不需要先了解各個程式碼所代表的意涵從範例看到結果的呈現於執行中發現撰寫

規則推論出各組件的功能修改某部分程式後再反覆觀察其差異於做中學瞭解程式

架構和行為模式達到具體立即性的效果藉由主動探索來自我經驗出新的知識進

而對程式邏輯產生體悟許梅君(2008)利用演練範例的呈現方式對高二學生進行程式設

2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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2

計教學結果發現與程式語言學習成效程式設計解決能力以及學習態度都有正面影響

證明範例式的學習可在演練過程中形成解決問題的基模程式的模仿並非抄襲或不創新

反而讓學習者有了目標且確定程式的可行性加上因為可以重製的優點使得學習者免

於失敗的挫折增加了重複操作練習和改造程式的信心

Scratch提供程式設計者一個共享平台如同Web20能夠主動傳遞學習經驗與回饋

機制學習者可以主導掌握進度既是知識的提供者也是接收者資訊的累積增加了程

式設計的創意在集體創作中刺激個體思考使得學習達到更好的溝通互動和成果(林

曉薇2010)Driver和Oldham(1986)認為學習者透過觀察評鑑概念的衝突和重

組反省和分享等於學習歷程中建構知識在經驗交流的過程中提升參與感和認同感

衍生出合作學習和新知識形成的環境也能促使自學能力的養成Scratch簡單直覺

式的視覺化介面讓程式具備高自我說明性且年齡層相近之程式設計者間相較於教師所

提供之範例更符合Vygotsky的近側發展區理論高可讀性和理解性讓程式被閱讀和修

改的次數提高培養從現成程式中擷取所需形成程式設計的能力由別人分享的程式

進行修改與再分享的模式也符合Lawrence Lessig提出的創用CC(Creativity Commons)

概念個人著作經過合理授權改作後集合眾人知識而形成更完整的作品讓程式設計

隨著不同創作者的經驗成長而進化

認知風格是影響程式設計學習的重要關鍵(R Mancy and N Reid 2004)個體處理

訊息的習慣是穩定不易改變的此認知風格偏好的差異會使學習者結構性知識有明顯

不同直接影響資訊擷取和問題處理的方式使得在 Scratch學習程式設計時仿效

拆解及修改的過程有所差異而分享和回饋機制隨不同個體訊息的交互作用可能使得

相同結果下程式設計策略及解題行為的不同進而對學習成效造成影響不適當的學

習情境可能會讓學習者無法掌握教學目標及運用學習策略甚至可能造成認知混淆阻

礙了學習因此瞭解不同學習者在認知風格的個別差異以及分析可能的操作歷程和

學習成效可做為教師的教學模式預測(Riding amp Cheema1991)

認知風格的類型依不同學者各有所論述過去對於 Scratch和認知風格之研究發

現視覺導向之學習者在作品的構圖上明顯優於文字導向之學習者(張素芬2010)但非

3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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3

視覺型學習風格學生的學習投入平均高於視覺型學習風格學生(何昱穎許靜坤王一

成林育伶2011)本研究以學習者於 Scratch範例程式進行拆解和重組採用的設

計策略等學習歷程進行分析學習者必須要能從複雜的情境中將主要概念抽離出來並

進行組織與重構此模仿類比式學習與場域相關因此認知風格採用場地獨立(Field

Dependence FD)與場地依賴(Field Independence FI)的分類方式且在教育領域研

究中也以 Witkin 所提出的認知風格為最常使用之分類方式

因此本研究試圖找出學習者學習程式設計時不同人格特質學生在 Scratch學習

程式設計的個別化差異並希望藉由模仿共享解構重組的特性瞭解範例式學習

對於程式設計學習是否有益觀察初學者在Scratch自學過程中的設計策略和解題行為

提供教師設計適切之教學教材及學習策略加倍學習效率和成效

12 研究目的

本研究主要目的是藉由 Scratch進行程式設計學習解決抽象概念對學生造成認知

負荷的增加以共享和仿做模式讓初學者在學習程式設計時免於不知如何下手的挫折

感並藉由自學方式來觀察學生學習成效此外為了解此教學情境是否適合不同學習

者的需求利用團體藏圖測驗進行施測將學生依認知風格分成場地獨立與場地依賴共

二種類型探討不同人格特質的學習者於 Scratch學習程式設計其訊息處理的過程

與對學習成就之影響提供教師適性化的教學策略

基於上述理由本研究的目的如下

一瞭解對初學者以 Scratch進行自學是否有助益

二瞭解不同認知風格學習者於 Scratch學習程式設計時藉由模仿和共享的特性

其學習歷程及學習成效為何

三提供教師教學設計及教學模式預測

4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

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(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

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表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

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圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

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2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

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其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

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22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

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圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

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程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

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223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

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圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

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224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

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23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

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表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

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場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

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BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

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表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

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主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

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三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

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上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

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第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

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學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

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圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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4

13 研究問題

依據上述研究目的訂定研究問題如下

一使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略上是否有差

異

二使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為上是否有差

異

三使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在學習成效上是否有差

異

14 名詞定義

為避免本研究中使用的詞彙與意義產生混淆將研究中使用的相關重要名詞解釋

說明其概念性和操作型定義分述如下

一認知風格

個人在知覺記憶思考和問題解決時的慣性偏好處理方式(Allport 1937)本

研究根據 Witkin等人發展的團體藏圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）對

受測者進行測驗以區別其認知型態分成場地獨立型和場地依賴型

二學習歷程

學習者在學習過程中認知處理的過程而非學習結果的產物(Lewalter 2003)

本研究使用螢幕錄製軟體透過學習者個別使用 Scratch軟體進行程式設計時所產生的

操作行為加上問卷調查來獲得學習者的設計策略和解題行為等資料以此作為學習歷

程量化分析之依據

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

5

三學習成效

學生在完成學習活動後能符合學習目標達到學習進展的成果表現本研究讓學

生從 Scratch提供的分享平台下載範例進行修改以學習任務的完成度進行檢測任務

共分為十個評分細項學生完成一項即得一分總共十分

15 研究範圍與限制

本研究以某國中九年級學生為研究對象研究對象共三班有效樣本 75人目的

是探討學生在 Scratch 學習程式設計的學習歷程和學習成效受限於樣本數可能無法

代表所有當今九年級學生的認知歷程和學習表現因此不宜過度推論

使用 Scratch軟體來學習並不包括其它程式設計軟體對於各項程式設計介面與

功能的差異本研究不加以討論

研究中所探討之認知風格以場地獨立場地依賴做分類全程使用螢幕錄製工具

來記錄學習者的學習歷程並以問卷調查輔助量化資料然而以量化方式來分析學生操

作 Scratch軟體時的操作過程只能判斷學習者是否有出現該行為無法知道學習者在

不同程式碼間拖曳時其認知轉換過程

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討不同認知風格的種類對受試者

於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章分別對 Scratch 程式設計環境以及認知

風格進行整理歸納以三節探討相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節

介紹 Scratch 的特性第三節定義認知風格及其相關研究

21 程式設計

211 程式設計的重要性

程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科技的普遍性發展改變生活型

態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時處理多樣訊息偏好視覺圖像

介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒體外也應該設計創造和發

明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)程式設計應是學生必備的基

本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能力尤其對於邏輯推理的解題

方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如 Shafto1986)指出程式設計

課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚有條理的分析確實執行驗證

及偵錯能類化至其它學科的學習

建構主義強調藉由實作來達成學習目的在設計程式的過程中學習者除了必須具

備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作的過程學習相關的技能或知識甚至是學

習到解題策略或培養創造力等於是學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收

學習型態也由傳統教師為主導的方式轉變為以學生為中心的學習模式Kafai認為設

計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習者將情

意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已經達到

學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題

7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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7

212 程式設計的工具

學習者所使用的程式設計開發軟體其操作上可能因不同學習者的認知型態而產生

不同的影響使得程式設計變得複雜和困難在程式設計問題解決過程中如果能提供

適切的程式設計工具能幫助學習者容易把思緒完整確實表達在程式設計上達到較佳

的學習效果

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

程式碼

執行結果

8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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8

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生動

的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C語言中的「prinft」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多

時間在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因

此受到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架構

促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

目前幾個較常見於中小學程式設計教學之軟體如下

9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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9

1LOGO

圖 2 LOGO程式設計介面

於 1967年以 Jean Piaget的建構理論為基礎由 Massachusetts Institute of

Technology的 Seymour Papert教授所研發使用既定的指令來控制小海龜行進方

向透過簡單的指令就能讓小海龜所畫出的圖形複雜化並能計算和發出聲音適

合不熟悉程式語法的學習者且能透過小組互動來增加同儕學習效果(Webb

1984）

Logo語言的設計目的是為了透過程式設計讓數學學習具體操作化對於幾何

圖形算術統計或空間概念皆能有所幫助但提供之程式語法較少學習者無法

使用太多程式碼讓小海龜有更多的行為表現且在角色的提供上也不足

程式編輯區

結果展示區

10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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10

LOGO程式設計介面分為二個區塊在最下方的程式編輯區輸入基本指令來指揮

海龜前進(FD)後退(BK)右轉(RT)左轉(LT)helliphellip等動作結果會立即呈現(如

圖 2)因此學習者必須記憶基本語法並對每個語法的功能和使用方法仍需有基

本概念

KTurtle則是簡易版的LOGO程式設計介面(如圖3)為了讓學童更早接觸程式

且藉由此軟體學習基礎的數學幾何觀念以直觀的語法簡單的錯誤訊息畫面並

結合繪圖同樣以小海龜的行走做為程式執行的依據

圖 3 KTurtle程式設計介面

對於用 Logo 程式語言進行學習的研究整理如表 1雖然對於可使用的指令有

限但透過不斷的思考分析問題及解題策略仍能增加學生學習興趣及增加創造

思考力尤其對於數學解題有明顯提昇

11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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11

表 1 使用 Logo進行學習之相關研究

研究者 研究結果

Clements amp Gullo(1984) Logo能增加學生流暢力獨創力的創造思考力

Mayer amp Fay(1987) 學習 Logo語言可以增進空間認知能力

Many Lockard Abrams amp

Friker(1988)

學習 Logo程式語言的學生在問題解決與思考的技能

優於沒有學習過的學生

Clements(1991) Logo實驗組在創造思考力圖形測驗上明顯增加

黃文聖(2001) Logo學習環境提供學生主動思考的情境且可以幫助

學習數學並增進解題能力

許宏彰(2005) 以 Logo進行學習明顯提昇了學生的學習興趣

2Alice

圖 4 Alice程式設計介面

物件區 事件區

World細節區 程式碼編輯區

流程控制標籤區

場景區

12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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12

由 Carnegie Mellon University 所研發是 3D虛擬實境軟體讓學習者像是

導演一樣創作屬於自己的動畫故事其 3D物件類似 Java物件導向的概念配合

拖曳程式碼以及下拉式選單來設定參數且程式語言類似英文文法學習較容易又

能避免產生語法錯誤提供了語法切換功能當學生對物件導向概念有了基本認識

後可以進一步學習較為抽象的 C++或 JAVA程式

Alice利用說故事的方式讓學習者在 3D環境中隨著各個角色的定位自然的學

會程式設計對於初學者或女性學習者能引起其學習動機（Carnegie Mellon

University 2006）但目前 Alice只有英文版對國內學習者而言較不夠親和

力其設計介面包含六大區塊物件區場景區事件區World 細節區程式碼

編輯區和流程控制標籤區(如圖 4)因功能介面較多對於初學者仍需花費時間熟

悉畫面的操作

使用 Alice 進行教學的相關研究整理如表 2以動畫呈現方式將程式從物件

概念開始建立對於學生在程式設計的學習態度及成效能有明顯提昇

表 2 使用 Alice進行教學之相關研究

研究者 研究結果

王鼎中丘聖光林淑玲

梅文慧林美娟(2009)

Alice能有效提昇學生在程式設計概念的建立

朱君怡(2010) Alice動畫式程式設計能啟發學生之創意思考能力

並改善學生的電腦態度增進程式設計課程的學習成

效

林輝鐸莊桓綺陳怡琴

羅珮妤鄭郁蝶(2010)

使用 Alice進行程式設計教學相較於 VB程式設計

所花費的時間較少而學習成效較高學習興趣也相

對提昇

13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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13

3Scratch

圖 5 Scratch程式設計介面

由 Massachusetts Institute of Technology所研發是一套適合八歲以上的

學習者學習程式設計的軟體可以創造互動故事動畫遊戲音樂和藝術等學

習者在 Scratch 中只要用滑鼠拖曳拼圖式的結構圖案只有適合的語法才能正確

組織在一起因此不需要考慮程式語法只要專注在流程結構以及問題邏輯就可

以了適合用來進行初次的程式設計課程且有助於之後學習其它物件導向語言的

程式設計(Malan amp Leitner 2007)

Scratch是參考 LOGO語言而設計因此同時具備了 LOGO能夠繪圖以及發出聲

音的功能簡單及中文化介面幫助初學者更容易學習其開發環境分為五大區塊(如

圖 5)

程式編輯區

程式選擇區

舞台區

角色區

功能區

14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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14

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功

能自行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很

高(如圖 6)

圖 6 Scratch角色繪圖編輯器

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運

算聲音變數以及畫筆(如圖 7)各程式的使用時機和功能如表 3學習者不需要

自行撰寫程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔

心程式語法錯誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

15

圖 7 Scratch程式類別

16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

15

圖 7 Scratch程式類別

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表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

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(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

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表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

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圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

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2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

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其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

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程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

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223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

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圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

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224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

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者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

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23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

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表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

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場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

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BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

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表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

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主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

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三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

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上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

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第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

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學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

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33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

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圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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16

表 3 Scratch程式類別及功能

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－timesdivide及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區

並利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵

盤直接輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲

音匯入後就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進

行動作讓程式的結果以動態方式呈現

17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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17

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特

定主題觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以

「想像」「程式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享

回饋等機制達到更好的學習效果(如圖 8)

圖 8 Scratch分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 4)證明了 Scratch 適用於程式

設計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch為目前最廣為接受並

運用於教學現場

18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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18

表 4 與 Scratch教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(2007) 學生對於學習 Scratch認為是有趣的活動不會感到焦慮

與排斥且 Scratch課程對於學童之「猜測原因」整體問

題解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(2009) 多數學生對 Scratch科技接受模式的滿意度高學習態度

正向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(2010) Scratch教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題

解決能力有顯著影響

蔡孟憲 (2010) Scratch程式設計課程對幾何概念有顯著提升

213 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析問題流程設計程式撰寫偵錯與修正

(如圖 9)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同

可能使得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以

幫助學習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的

繪製或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼

(Winslow 1996)

19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

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19

圖 9 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

法或專注在程式偵錯上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe2004)

Bandura的觀察學習理論認為人與生俱有經由觀察來獲取訊息的能力且能移轉

至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由他人錯誤的經驗來吸取教訓避免發

生同樣的錯誤(Bandura 1973)範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個

程式語法的出現時機和運用方式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟

對於背景知識缺乏的初學者而言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的

且在解決相似問題時的錯誤也較少(Sweller amp Cooper1985)

分析問題

流程設計

程式撰寫

偵錯與修正

20

214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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214 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經可

以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC三個場景再將 A場景分解

成 A1A2A3三個角色B場景分解成 B1B2二個角色而每個角色又分別有自己的

動作行為例如 A1角色有 A11動作而 A2角色有 A21及 A22動作helliphellip等等 (如圖 10)

圖 10 Top-Down設計策略

Top-Down設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到的

主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調易

於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

主問題

A場景

A1角色

A11動作

A2角色

A21動作 A22動作

A3角色

B場景

B1角色 B2角色

C場景

21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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21

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABCD

再將角色間的關係組合成場景 X和 Y最後完成主程式(如圖 11)

圖 11 Bottom-Up設計策略

主程式

X場景

A角色 B角色

Y場景

C角色 D角色

22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

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發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

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計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

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Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

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22

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區塊

使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 5)

表 5 Top-Down與 Bottom-Up設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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23

22 Scratch的特色

221 視覺拼圖式程式設計介面

Scratch的開發環境從程式設計開始到結束皆以視覺方式呈現包含了程式可用

模組程式撰寫方式角色物件以及程式結果執行畫面等不同於一般的視覺化程式

設計介面比較如表 6

表 6 視覺化程式設計介面比較一覽表

程式可用模組 程式撰寫方式 角色物件 程式執行結果

Scratch 視覺化 視覺化 視覺化 視覺化

Alice 視覺化 視覺化

Logo 視覺化 視覺化

拼圖式的設計讓學習者免於程式語法偵錯的困擾且容易將邏輯思緒直覺的表達

呈現中文和圖像式的程式碼讓程式撰寫變得簡單易用不需要特別繪製流程圖即

可以很清楚的將程式執行順序以拖曳方式規劃出來Scratch內建豐富的物件並提供

簡單的繪圖工具學習者不需浪費時間在角色的美工設計上而能專注在程式動作的撰

寫其原理如同訓練演員技能只要該角色匯入造型(如圖 12)和聲音(如圖 13)後就

可以藉由程式的控制來完成外觀和音效的呈現方式(如圖 14)舞台區的設計讓程式執行

變得生動有趣學習者可於各個角色的行為動作來檢測程式邏輯概念的正確性不同於

傳統的程式設計軟體必須在抽象的語法文字中找尋問題所在

24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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24

圖 12角色匯入造型

圖 13 角色匯入聲音

25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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25

圖 14 組合程式以進行角色控制

222 拆解重組程式解題方式

積木式及拼圖式的設計讓程式的堆疊或銜接變得容易只要將各個程式碼區塊進

行組合即可將其關係構成一個整體Piaget於 1960年代提出結構具有以下三種特

徵

一整體性結構中的各個部分其實是以一定的規則進行組合而形成一個整體

二轉換性只要依照一定的規則此整體不會因為順序的更動而改變結構本身

三自律性組成結構的各個部分可劃分為一個個的整體不受外在因素影響

但程式結構並非固定不變隨著不同程式碼的差別組成結構也會跟著改變

Scratch除了具備合併程式模組的功能外更重要的是可以透過現成範例進行拆解程式

區塊再進行重組學習者可單獨針對某個物件撰寫程式後再組合起來或者先組織程式

架構再分段設計適合不論是由上而下(Top-Down)或由下而上(Bottom-Up)的設計策略

26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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26

程式結構的變化更有彈性和創意的發揮空間學習者能在拆解的過程中嘗試出各個程式

碼的功能和配對方式在觀看現成範例時也能直接進行複製或修改

Jacques Derrida 於 1967年提出解構理論融合 Nietzsche的反傳統思想以

Heidegger的「毀壞」概念出發認為結構主義之穩定單一意義是不存在的以解構

理論為基礎的教學策略將教學分為四個歷程階段解構思考批判與再建構(如圖 15)

在解構階段學習者發揮「增殖」和「繁衍」的功效以拆解的過程將各個程式模組深

入探究自行經驗出其程式碼代表意涵(Ａdams 1996)在學生自我分析討論時教師

不需加以指正或引導反而讓學生於拆解的過程中逐漸釐清真正的意義思考階段讓學

習者從反思的過程中建置出更符合需求的結構具備改造力批判階段則是針對其差異

與變動提出合理的質疑和評斷最後於重構階段將被拆解的元素重新尋找連結並延伸

成新的詮譯

圖 15 解構理論學習歷程

27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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27

223 範例式學習－觀察模仿

Scratch提供 Web20 網站(如圖 16)只要是使用 Scratch軟體開發的學習者皆

可以將自己的設計作品上傳至網站上並分享給其他學習者透過觀察他人的範例從

程式執行結果來推導程式設計結構當面對類似問題時可以依據之前觀察所得的訊息

作為新行為的指引此模仿學習可達到良好的學習成效(Bandura 1973)

圖 16 Scratch分享網站

Scratch自由軟體的特性加上程式創作的分享機制讓學習者可下載和合理範圍內

使用他人作品符合創用 CC的概念(如圖 17)只要在作品上加上原著作者姓名非商

業用途並以相同方式分享即可對該程式進行再改造而提供範例之程式創作者遍佈

各個年齡層學習者很容易可以挑選與自己年紀相符的程式作品提高程式的可讀性與

創作的信心藉由與其他高能力或更有經驗的同儕互動下所達到的超越性發展 (如圖

18)(Vygotsky 1978）

28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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28

圖 17 創用 CC標註

圖 18 近側發展區

29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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29

224 自主學習

學習者藉由討論功能來延展所學成為另一種合作學習的方式(如圖 18)Scratch

讓程式設計不只侷限在個人的邏輯思維反而藉由群體知識的力量讓程式設計的學習

擁有強大的自主和自學性學生在嘗試和錯誤中學習形成以學生為中心的學習模式

相較於傳統程式設計教學模式增加了學生學習的彈性個人化學習以及回饋等(如圖

19)圖像式的程式設計增加了可讀性且可重複下載的特性讓學習者不必擔心原始程

式遭到破壞反而能在拆解和組合的過程中推理出新的思維

圖 19 Scratch作品評論區

Jeroen Merrienboer and Krammer(1987)歸納教導新手進行程式設計最常用的三

種教學策略並進行分組實驗發現閱讀式學習明顯優於專家式以及螺旋式Scratch便

是具備了閱讀式學習的特性讓程式設計的開發不必從無到有而能從已經完成的範例

程式中找出程式撰寫規則從中修改並於嘗試和錯誤中訓練邏輯思考能力也培養學習

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

30

者勇於挑戰的能力並能容易的將想法付諸實行Scratch與學生興趣或經驗結合不

需任何先備知識也不必深入探討程式語法很容易就可以執行學生可嘗試使用各種

不同的組合順序並馬上看到執行結果(Resnick et al 2009)

Scratch讓學習者可以透過分享的範例程式先看到結果的呈現有目標和明確可行

的信心後進行程式的拆解和重組在嘗試不同組合方式中自動產生程式概念不需要

教師特別教學即可進行自主性學習符合其「想像」「程式」「分享」的設計目

的(如圖20)

圖 20 Scratch設計目的

31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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31

23 認知風格

231認知風格定義

認知風格是指個體在進行有關思考理解和訊息處理等行為時所具備的習慣和特

質是恆常穩定的不因時間或環境而有重大轉變可以經由個體學習的過程當中觀

察(R Riding amp Cheema 1991)Kelly(1955)認為個體就像電腦一樣針對外在環

境或事件會有不同的訊息接收儲存和處理特色當面對問題時個體會主動解釋並建

構一套理論或假設以進行預測和控制當個體受到外界刺激時會經由視聽思考等

過程將內在歷程轉化為外顯行為此轉換過程與認知構造有關且呈一致性(Neisser

1967)Messick(1976)提出認知風格是個體偏好組織處理訊息與經驗的方式是一

種人格特質無好壞之分且穩定不易改變會影響到個體於日常生活的所有行為

認知風格依不同學者提出的看法而有不同定義但共通點皆是認為與個人處理訊息

有關且是呈現一致不易改變的整理如表 7

32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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32

表 7 認知風格定義

Allport 1937 能評鑑出不同的人格或行為類型

Kuhlen 1968 個體面對認知工作或學習情境時所採取的應

對方式

Witkin 1976 個人收集和組織訊息的方式

Messick 1976 是知覺思考問題解決和記憶的貫性模式

Goldstein and

Blackman

1978 面對環境刺激時個體特有的風格

Wardell and

Royce

1978 整理外在世界或內在刺激的一種自我控制之心

理結構

Kuchinskas 1979 對環境反應行為或適應的方式

Curry 1983 個人認知偏好不因時間或環境而有重大改變

張春興 1989 個體在認知活動中表現在性格上的差異

Riding 1991 人的認知偏好其實是個體習慣或擅長處理訊息

的方式若給予相符的學習環境可減低處理

的負擔

Jonassen and

Grabowski

1993 面對外界環境的刺激時個體會因認知特性的

影響而產生不同反應

232認知風格分類

初學者在程式設計的解題歷程上會依據學習者本身的認知處理習慣進行資訊的擷

取此歷程往往成為程式是否設計成功的重要關鍵但卻不易被初學者所察覺對於認

知風格類型的區分因學者研究目的所持觀點或分析層面的不同而有多達二十幾種

類別以下就常見的認知風格分類方式說明如下

一場地獨立（Field Independent）與場地依賴（Field Dependent）

33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

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33

場地獨立場地依賴型的研究始於 Witkin和 Goodenough(1977)對視空間知覺

(Perception of Visual Space)的研究最初是用於軍事需要他們設計了三種有關心

理分化的實驗利用軀體調整測驗(Body-Adjustment TestBAT)桿框測驗(Rod

andFrame TestRFT)或旋轉屋測驗(Rotating Room TestRRT)進行測量個體間在知覺

方面受到周圍場地影響的情形至 1950年又以「藏圖測驗」(Embedded Figures Test

EFT)驗證場地獨立性理論測驗工具說明如表 8

表 8 認知風格測驗工具

測驗名稱 測驗方式 說明

軀體調整測驗(BAT) 在一個可控制傾斜度的小實驗室

中受試者坐在一張可左右傾斜的

椅子上當實驗室傾斜時受試者

須調整自己身體位置使成垂直

瞭解個體是由傾斜的實驗

室來調整身體位置或憑自

我知覺來調整

桿框測驗(RFT) 在黑暗的實驗室中放置會發光的

亮框和亮桿受試者須調整方形框

中傾斜的桿子使其成垂直位置

瞭解個體是參照方形框來

調整桿子或是以自己的感

覺來調整成垂直位置

旋轉屋測驗(RRT) 在一個可在圓形軌道上旋轉的小

屋中受試者坐在一張可調整傾斜

角度的椅子上當小屋旋轉時由

於離心力和地心引力的同時作用

使小屋產生傾斜的感覺受試者須

調整椅子角度使其與地面垂直

瞭解個體是以小屋或自身

感覺為參照點來調整成垂

直位置

藏圖測驗(EFT) 個體必須在錯綜複雜的圖形中辨

識出藏在圖中的簡單圖形

瞭解個體的知覺辨析能力

34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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34

BATRFT及 RRT 測驗皆是用於瞭解個體在空間中對垂直方位的知覺均是要求受

試者處理組織場域中的某個部分用以觀察個體受場域影響的程度雖然可用於測量個

體認知風格屬於場地獨立或場地依賴型態但受試方式不易因此後來發展出 EFT的紙

筆測驗方式此四種測驗方式基本結構相同在 BATRFT及 RRT中所測得的位置愈正

確則在 EFT上所花費時間愈少表示個體知覺較容易從情境中分離出重要的元素認

知風格偏向場地獨立取向

Witkin等人認為人會因所處環境的影響而使得知覺產生差異於 1971年以 EFT

為基礎編製出團體嵌圖測驗（Group Embedded Figures Test GEFT）其差別在於 GEFT

是用於團體施測此種測量方式也是較為被廣泛使用的測驗共有 25 題將簡單的幾

何圖形隱藏在複雜的圖形中讓圖形不易辨試受試者測驗得分是依據找出簡單圖形的

時間所費時間愈少則得分愈高表示受試者能不受複雜圖形所影響洞見目標的能力

較強屬於場地獨立型（Witkin et al 1977)

場地獨立型的學習者能從複雜背景中以各種方式分化出物件知覺判斷較少受到

外在環境干擾專注不易分心且學習目標明確不會因學習情境的改變而對學習過程

產生影響會依據內在的參照架構來工作較能夠獨立完成作品分析能力較強能夠

從複雜的題目中將重要問題抽離出來對於缺乏結構性的資訊可以重構和統整組織場

地獨立型的學習者則會因學習工具或學習環境的刺激而使得學習策略改變習慣用整體

的觀點來獲得概念不容易發現細微的差異適合較具結構性的教學方式以清楚不籠

統的教法來達到較好的學習效果(如表 9)

35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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35

表 9 場地獨立場地依賴特質分析表

研究指出認知風格類型偏向場地獨立取向的學生在程式設計的學習成效高於場

地依賴取向的學生(Catherine1992)羅芝芸（1999）在認知風格情緒智力與問題解

決能力關係的研究中也發現問題解決能力會因不同的認知風格而有所差異但此差異

也顯示並非場地獨立偏好的學生其問題解決能力絕對優於場地依賴取向的學生

Clark amp Yinger(1979)在研究認知風格與重建結構的關係時發現認知風格偏向場地獨

立者的學習者在發現學習材料之隱藏脈絡的能力優於場地依賴者很多游朝煌（1995）

指出大學生在程式設計學科學習上場地獨立者其學習成效優於場地依賴者

二視覺導向（Field Independent）與語文導向（Field Dependent）

Richardson依學習者處理訊息的偏好程度分成視覺導向和語文導向(Richardson

1977)人類的訊息處理方式是以圖像與文字兩種不同的認知子系統進行圖像系統

場地獨立 場地依賴

參考內在架構產生明確的學習目標 需要外在刺激或教師詳細說明教

學目標

能從複雜的環境脈絡中分化出重要

的物件

將背景和物件視為一整體不易

發現相似的差異

主動積極專心 較被動容易受干擾

能自主性學習 需要固定的學習方式或外部指

引否則容易產生迷失

分析統整組織能力佳 以整體觀點來獲得概念

能獨立完成作品不需給予太多規定 結構性的教學方式

喜歡發現式學習 喜歡引導式學習

喜歡嘗試新的工作不需要教師協助 缺少冒險精神

36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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36

主要以整體並行整合的方式來處理和組織訊息文字則是以個別循序的語法的

方式

表 10 視覺語文導向特質分析表

學習歷程會因學習者在處理及組識訊息時的認知風格偏好而受影響(Paivio 1991)

視覺導向和語文導向特質由研究者自行整理分析如表 10視覺導向認知風格偏好擅於

理解與處理視覺化訊息喜歡經由具像的實體來獲取知識較為主觀自我導向幻想

的情境清晰能靈活的操弄與轉化影像訊息語文導向認知風格偏好則是在運用文字

的能力較流暢能輕易理解複雜的語意訊息較客觀任務導向在語意符號的轉化能

力較強(Jonassen amp Grabowski 1993)

Cronbach amp Snow(1977)認為依照學生的認知風格類型給予相對應的教學教材

能讓學習者產生不同的學習成效例如提供圖片或影片讓視覺偏好的學習者能更流暢的

擷取訊息張素芬(2010)將學生分成視覺與文字導向兩種認知風格進行動畫與程式遊

戲作品的同儕互評研究發現在認知風格中屬於視覺導向的學習者產出作品的構圖

層面上較語文導向的學生更具優勢若能依學生的特性提供合適的畫面結構與組成

的學習可以達到適性化教學的目的

視覺導向 語文導向

圖像式的學習情境較能引起學習

興趣

透過文字獲取訊息

喜歡拼圖式遊戲 喜歡文字性質的遊戲

想像力較豐富喜歡具體圖像 對複雜的語意符號理解力佳運

用文字能力強

對抽象概念較不易理解 訊息處理時偏好文字表徵方式

較主觀自我導向 較客觀任務導向

37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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37

三文字－圖像(Verbal－ImageryV-I)和整體－分析(Wholist－AnalyticW－A)

Riding(1991)歸納所有認知風格類別認為認知風格只分成兩種類別以得分高低

來判定其歸類未能完整呈現其偏好程度因此以「文字－圖像」向度和「整體－分析」

向度來分類(如圖 21)「文字－圖像」向度代表個體在訊息接收的喜好方式偏好圖像

表徵方式的學習者其心像能力較強需要具體的圖像來幫助學習「整體－分析」向

度則是代表個體訊息處理的方式也是訊息組識的程度分析型的學習者不易受外在

事物影響較能獨立思考並習慣將訊息以條列方式做歸納分析偏好以推理方式來理

解問題傾向使用熟悉的舊有解題方法而整體型的學習者則是習慣將事物看成一個整

體做思考採同化原則對於解題順序較不重視靠直覺快速下決策但也容易誤判

喜歡尋求不同的解題方式偏好開放式的問題以及具創造性的工作(Rayner amp Riding

1998)

圖 21 CSA認知風格分類

CSA認知風格量表使用電腦量測以反應時間來推論其認知風格計分客觀準確

其「文字－圖像」向度的折半信度為 036在「整體－分析」向度上的折半信度為

069(Peterson Deary amp Austein2001)且此兩項向度間的相關係數為-001與智

力性別等無相關表示具有良好結構效度但對臺灣地區的受測者而言仍存在文化

訊息處理方式

訊息接收方式

38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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38

上及語言上的差異使得此種認知風格衡鑑方式在施測對象的適切性以及數據分析的方

法上尚待商確

在認知風格相關的分類中一般教育研究上皆以「場地獨立場地依賴」作為認知

風格之分類標準此種分類方式可以觀察出學習者如何在學習環境中依據所找尋到的

訊息來重新建構資訊(許麗玲 2000)根據近年來學者文獻研究中指出場地獨立型的

學習者在操作網路媒體的相關輔助工具的表現上較場地依賴型優但在學習成效上並沒

有造成顯著不同不同的認知風格會影響學生的學習行為為了使學生達到學習的效果

提供適合其認知風格教學方法情境與教材組織應該是學習的重要課題因此教師在

教導學生學習應先了解學生的認知特質及風格建立良好的溝通方式採取有助於學

生學習動機的策略以達到有效的學習因此場地依賴型的學習者是否可推論為容易受

到學習環境影響使其進行 Scratch程式設計時的設計策略及解題行為產生差異這也

將成為本研究之目的之一

39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

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39

第三章 研究方法與設計

Scratch軟體利用拼圖式的語法組合成程式語言簡單易用且提供學習者可以在

分享平台上直接下載別人的程式經過現成範例的拆解執行偵錯修改部分程式複

製類似程式helliphellip等行為增加某部份程式功能後再分享與回饋本研究採用準實驗設計

法自變項為認知風格依變項為學生學習歷程以及學習成效探討在 Scratch軟體學

習情境下學生的學習歷程和學習成效是否有差異本章節針對研究架構研究對象

研究工具實驗設計及流程分別說明

31 研究架構

研究活動在 Scratch 學習情境下進行利用 Scratch可拆解分享及自學之特性

以學生認知風格為自變項學生學習歷程及學習成效為依變項探討不同認知風格學生

其學習歷程和學習成效是否有差異研究架構如圖 22

圖 22 研究架構圖

40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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40

學習歷程以設計策略和解題行為為變項其中設計策略又分為 Top-Down(由上而

下)和 Bottom-Up(由下而上)而解題行為分為結構和解構學習成效則以學習任務之得

分為依據各研究變項之關係如圖 23

圖 23 研究變項關係圖

32 研究對象

研究樣本以某國中九年級學生三班共 87人進行實驗扣除研究期間曾經請假

無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗之人數其中有效樣本為 75人

先以團體嵌圖量表進行施測將樣本分為場地獨立型與場地依賴型認知偏好兩組為配

合實際教學情況不將研究對象做隨機分派處理雖然分成兩組但隨班進行研究活動

國中以前的資訊課程並未有程式設計相關的介紹在程式設計的先備知識較為缺乏

且程度一致僅能從 Scratch程式設計軟體中取得相關資訊較不受其它學科之影響

符合程式設計初學者的條件

41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

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41

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch軟體認知風格量表學習歷程記錄軟體學習

任務及問卷調查等分述如下

一Scratch軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所

開發的視覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14

選擇此軟體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖

曳滑鼠便能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch本身所提供之社群網站(如圖

24)讓學習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch分

享網站註冊帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 25)

圖 24 Scratch網站

程式執行畫面

可進行搜尋

下載現成程式

42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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42

圖 25 下載他人作品進行修改

二認知風格量表

本研究採用吳裕益於民國 76年修正 Witkin所編製的團體嵌圖測驗（Group

Figure-Embedded Test GFET）進行施測測驗題目分為三大部份第一部分有七題的

練習題用來讓受測者熟悉題型測驗時間二分鐘第二部分和第三部分各為九題的複

雜圖形測驗時間各為五分鐘受測者必須於規定時間內找出隱藏其中的簡單圖形每

答對一題得一分總分 18分研究者依據測驗結果分成場地獨立及場地依賴偏好分

數越高代表場地獨立性越強此量表為客觀易行的知覺測驗可測得個體在認知及心理

功能的分化傾向並用以解釋個體的行為

團體藏圖測驗初步的常模有效建立在一群東方的美術學院男女大學生上且只適用

於個體同樣來自於相同的團體採用折半信度的斯比公式(Spearman-Brown formula)得

出信度為82在性別間差異雖小但一般男性比女性傾向場地獨立性而此測驗之

43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

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圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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43

效度有三與 EFT的相關-82與 PRFT的相關-39與 ABC（Degree of Body Articulation）

的相關71其中有兩個數值因計分方式相反而為負數

測驗結果屬於「場地獨立型」學習者不易受到周圍環境之影響學習較主動在

分析統整及組織能力強善於重建訊息以產生新的經驗而「場地依賴型」學習者

不易發現相似的差異

三學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 26)在學生進行程式

設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

圖 26 螢幕錄製軟體

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

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44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

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參考文獻

中文文獻

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發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

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Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

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報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

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許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

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許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

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黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

44

四學習任務

研究者設計一項程式設計學習任務為「搶救人質大作戰」每項任務細分成十個評

量細目每完成一個評量細目即得一分總分十分

學習任務說明如下

任務名稱搶救人質大作戰

【玩法】

使用鍵盤的上下左右鍵讓角色前進當角色碰到人質表示搶救成功過程當

中可能會有一些蝙蝠出現若碰到蝙蝠就表示救援任務失敗

圖 27 學習任務畫面一

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

45

圖 28 學習任務畫面二

表 11 學習任務評分細項表

【評分項目】

1能設計出迷宮背景

2利用鍵盤的上下左右鍵可以讓角色移動

3角色只能在限制的白色區域中行走

4蝙蝠可以任意飛翔

5蝙蝠的翅膀可以振動

6蝙蝠會突然出現或消失

7會有兩隻以上的蝙蝠且能達成 456項要求－2 分

8當角色碰到蝙蝠時會顯示任務失敗

9當角色碰到人質時會顯示救援成功

46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

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發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

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與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

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46

五問卷調查

因此研究主要觀察學生在 Scratch軟體的探索及自學等操作行為實驗時間較長

除了使用螢幕錄製軟體外為避免錄影檔分析時因主觀判斷的不同而產生數據上的差異

在學生完成作品後以問卷調查之方式得到受測者操作歷程之量化依據讓實驗結果更

客觀問卷調查分為二部分第一部分為了解學習者的程式設計策略分為 Top-Down

和 Bottom-Up兩種第二部分依據受試者的解題行為分為結構和解構兩種資料分析方

式說明如下

1程式設計策略

研究者根據學者 Kafai所提出的 Top-Down與 Bottom-Up設計策略之流程示意圖

將學習任務之設計流程假設如圖 29所示

47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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47

圖 29 學習任務之 Top-Down與 Bottom-Up設計流程示意圖

舞台

主角

移動

範圍限制

碰到人質

碰到

障礙物

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

舞台

主角

移動

範圍限制

人質

障礙物1

移動

外觀

障礙物2

移動

外觀

主角碰到人質

主角碰到障礙物

Top-Down設計策略 Bottom-Up設計策略

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

48

Top-Down設計策略需要針對問題進行詳細的分析和規劃將題目劃分成較小的子問

題後再進行程式設計可能符合認知風格中的場地獨立型學習者在分析統整及組織

能力上較強此設計策略的學習者在學習任務的解題上可能會先將所需背景角色等物

件都建置好後先針對各個角色的主要功能進行程式設計再修改微調次要功能此外

對於相類似結構的程式也能夠以複製的方式進行設計再局部修改細部結構對於整體

程式設計的主控性較強

Bottom-Up設計策略則是著重在各項細部元件的設計上待所有元件完整製成後再

組合起來與認知風格中的場地依賴型學習者可能相符不容易發現細微的差異因此

在學習任務的解題上因無教師的指引可能無法將重要部分抽離出來只能根據題目

線索進行程式設計程式的結構較瑣碎雜亂對於相似的角色也無法以複製再微調的方

式進行修改

因學習者可能不只採用單一策略研究者根據自身教學經驗及前導實驗歸納出表

12之操作行為出現次數越多則屬於該項設計策略

表 12 設計策略分類表

分類 操作行為

Bottom-UP 第一步先設計角色動作

TOP-Down 第一步先規劃場景並將所需角色置入

Bottom-UP 個別完成每個角色所有功能

TOP-Down 先規劃設計每個角色的主要功能再修改微調次要功能

Bottom-UP 每個角色分別獨立完成

TOP-Down 能利用複製功能完成相同性質的角色

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

49

2解題行為

範例式學習不只是模仿現有程式而是能從他人的程式結構中經驗出新的知識

Scratch可拆解和重組的特性正是提供範例式學習一個良好的自學情境從觀察範例程

式後進行程式拆解有助於瞭解各個程式碼間的關係和使用時機

認知風格偏好場地獨立型的學習者能從複雜的環境脈絡中分化出重要的物件可

能符合解構解題行為能參考多個範例並依據學習任務之要求重組成新的程式結構於

拆解的測試過程瞭解各程式碼代表意涵而重複區塊的運用更是代表對於程式整體結構

的統整和歸納

認知風格偏好場地依賴型的學習者習慣將事物看成一體不容易將角色和背景進

行分離也不易察覺各個角色間的關係或相似性因此其解題行為可能偏向結構只參

考一個範例程式就直接進行修改對於範例程式上不符學習任務要求之行為無法完全進

行刪減或重整較容易部分的完成題目規定因此程式結構可能也較為紊亂

結構和解構的解題行為定義如表 13

表 13 解題行為分類表

分類 操作行為

解構 參考多個範例程式將需要的部分擷取出來進行組合

結構 只參考一個範例程式直接在上面進行修改

解構 利用重複區塊幫助減少程式結構

結構 使用多個初始控制模組將各個功能分開設計

解構 將程式碼拆解測試重新組合以符合題目要求

結構 檢查角色是否符合題目要求增加刪減部分功能

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

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許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

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許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

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Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

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EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

50

34 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟可分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測認知風格量表施測時間約十五分鐘依不同認知風格類型挑選

出場地獨立場地依賴兩組因國中以前並未上過程式設計課程且受測學生皆無接觸

Scratch軟體的經驗因此兩組受試者皆為初學者

二 準備階段

每位受測者必須至 Scratch網站註冊帳號方便實驗時可以下載他人範例程式並

練習操作使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程為了讓學生熟悉 Scratch 軟體使用

一節課的時間進行 Scratch 基本概念教學並讓受測者練習及熟悉學習環境

三 實驗階段

實驗時間為四節課根據研究者所提出的學習任務進行程式設計的實際操作實

驗期間由受試者自行進行範例式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取軟

體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

使用問卷調查方式分析受測者之設計策略及解題行為並透過螢幕錄製軟體將學

習過程中的操作行為量化此外研究者對學習任務進行評分作品完成度越高得分

越高表示學習成效越好使用統計軟體 SPSS 18 進行統計分析的工作以了解不同認

知型態受試者在 Scratch 軟體下其學習歷程及學習成果是否有差異

實驗流程如圖 30各階段使用工具及取得資料如表 14所示

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

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發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

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何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

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報41(1)171-198

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式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

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Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

51

圖 30 實驗流程圖

表 14 實驗各階段使用工具及取得資料

量測項目 量測工具 取得資料

認知風格偏好 團體嵌圖測驗 場地獨立場地依賴

學習歷程 螢幕錄製軟體

問卷調查

設計策略(TOP-DownBottom-UP)

解題行為(結構解構)

學習成效 學習任務 學習任務得分

GFET團體嵌圖測驗

場地獨立型 場地依賴型

Scratch基本操作練習

透過分享探索方式

進行 Scratch學習任務

學習歷程 學習成效

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

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Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

52

第四章 資料分析

41 描述性統計分析

本研究以團體嵌圖測驗作為認知風格量表施測結果之平均數為 953標準差為

4104中位數為 10大致呈常態分佈(如圖 31)採用吳靜吉建議以中位數做為區分之

依據將受試者分成場地獨立及場地依賴二種認知風格偏好為配合實驗人數之平均

因此以團體嵌圖測驗分數 10分以上(含 10分)為場地獨立型10分以下為場地依賴型

在有效樣本 75位中屬於場地獨立型共計 41位場地依賴型共計 34 位

圖 31 認知風格量表得分之次數分配圖

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

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參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

53

研究者以學習任務得分作為學習成效的評分依據施測結果之平均數為 565標準

差為 2648中位數為 55其中最高分為 10分(滿分)而最低分為 0分(如圖 32)

圖 32 學習成效得分之次數分配圖

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

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Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

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Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

54

42使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在設計策略

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用 Top-DownBottom-Up兩種設計策略

的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 15所示場地獨立與場地依

賴的設計策略未達顯著x2 = 056p = 812(gt 05)表示兩組在設計策略上不具有差

異性

表 15 場地獨立與場地依賴在設計策略之卡方考驗摘要分析表

設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 23 18 056

期望個數 235 175

在認知風格分類之內的 561 439

在設計策略之內的 535 563

場

地

依

賴

個數 20 14

期望個數 195 145

在認知風格分類之內的 588 412

在設計策略之內的 465 438

進一步以「卡方檢定」分析認知風格在主角的設計策略上使用 Top-DownBottom-Up

兩種設計策略的差異性自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 16所示場地

獨立與場地依賴的設計策略達顯著差異x2 = 6954p = 008(lt 01)表示兩組在主

角的設計策略上具有差異性

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

55

表 16 不同認知風格在主角設計策略之卡方考驗摘要分析表

主角設計策略 1199092

TOP-DOWN Bottom-UP

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 14 27 6954

期望個數 197 213

在認知風格分類之內的 341 659

在主角設計策略之內的 389 692

場

地

依

賴

個數 22 12

期望個數 163 177

在認知風格分類之內的 647 353

在主角設計策略之內的 611 308

p lt 01

由表 17可知Phi(φ)係數=-305(lt0)顯示兩個變項的關聯具有相反的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其主角的設計策略偏向 Bottom-Up而場地依賴

傾向的受試者其主角的設計策略偏向 Top-Down

表 17 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 -305 008

此研究結果與研究假設相反進一步觀察錄影檔進行分析發現認知風格偏好場地

獨立型之學習者因是參考現成範例進行部分修改並非以全新的程式進行設計花費

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

56

較多時間觀察學習任務與範例程式的差異(如圖33)並修改各角色之細部功能(如圖34)

此種學習方式較符合Bottom-Up之設計策略

圖 33 Bottom-Up之設計策略

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

57

圖 34 Bottom-Up之設計策略

認知風格偏好場地依賴型之學習者根據學習任務之要求完成部分於解題時遇到

無法解決的步驟先跳過因此並無完整獨立的完成單一角色但能先將角色主要功能

設計出來例如先將程式所需背景及各個角色準備好(如圖35圖36)再針對程式碼進

行修改(如圖37)於是產生Top-Down的設計策略

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

58

圖 35 TOP-Down設計策略

圖 36 TOP-Down設計策略

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

59

圖 37 TOP-Down設計策略

可知以範例式進行程式設計學習不論採用Bottom-Up或Top-Down的設計策略學

習者已可從現成範例觀察程式流程從專家之解題歷程經驗出程式概念因此教師可

在此進行程式碼較詳細的解說和差異性的分析上讓學習者更清楚各個程式碼所具備的

功能和代表意涵教師扮演協助指引的角色

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

60

43使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者在解題行為

上是否有差異性

本項分析以「卡方檢定」分析認知風格與使用結構解構兩種解題行為的差異性

自變項與依變項皆為名義尺度分析結果如表 18所示場地獨立與場地依賴的解題行

為達顯著x2 = 6009p = 014(lt 05)表示兩組在解題行為上具有差異性

表 18 不同認知風格在解題行為之卡方考驗摘要分析表

解題行為 1199092

解構 結構

認

知

風

格

場

地

獨

立

個數 21 20 6009

期望個數 159 251

在認知風格分類之內的 512 488

在解題行為之內的 724 435

場

地

依

賴

個數 8 26

期望個數 131 209

在認知風格分類之內的 235 765

在解題行為之內的 276 565

p lt 05

由表 19可知Phi(φ)係數=283(gt0)顯示兩個變項的關聯具有相同的變動方向

表示認知風格傾向場地獨立的受試者其解題行為偏向解構而場地依賴傾向的受試者

其解題行為偏向結構

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

61

表 19 認知風格與解題行為之對稱性量數表

數值 顯著性近似值

Phi 值 283 014

場地獨立型偏好的學習者在進行範例式學習時擁有較強的主動性觀察範例程式

時能夠將現有程式進行拆解與重組在程式設計的過程中瞭解各個程式碼之關聯性

有助於日後面對類似問題之解決能力如圖 38為受試者對於角色只能在限制範圍內行

走進行測試發現只要碰到白色就會回到原點為了確定這項假設是否成立受試者會

將程式碼拆解出來進行驗證而後針對學習任務之要求下載多個相似範例程式進行觀

察如圖 39範例的角色可以自由移動於是受試者將所需部分程式碼自行重組如圖

40

圖 38 場地獨立型學習者之拆解行為

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

62

圖 39 場地獨立型學習者參考多個相似範例

圖 40 場地獨立型學習者參考範例進行程式重組

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

63

場地獨立型之學習者可以透過範例程式找出控制角色的程式流程再依據學習任

務之要求進行程式拆解及重組如圖 36受試者發現範例程式之主角一旦超出限制範圍

便會停止所有程式於是開始進行拆解測試發現與顏色有關因此將原本的「停止執

行此程式」移除後重新改寫條件(如圖 41圖 42)

圖 41 場地獨立型學習者之拆解過程

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

64

圖 42 場地獨立型學習者之拆解過程

圖 43 場地獨立型學習者之重組過程

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

65

而場地依賴型偏好的學習者因容易受到學習場域之影響無法將程式各種功能組

合抽離出來對於相似問題或程式結構無法判斷其差異性(如圖 44)受試者雖然發現範

例程式並非使用鍵盤控制角色方向但並未因此對程式進行拆解而雖然拆解過程較少

但仍能依題目要求一步一步將所需功能結構出來或者直接將範例程式之結構完整的

進行複製(如圖 45)

圖 44 場地依賴型學習者之解題行為

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

式設計學習成效影響之研究國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文

70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

之 2010 電腦與網路科技在教育上的應用研討會新竹縣

羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

Adams L S (1996) Semiotics2 Structuralism and post-structuralism The methodologies of

art（pp162-178） Colorado Westview Press

Allport G W (1937) Personality A psychological interpretation New York Holt

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

Carnegie Mellon University (2006) Press release Carnegie Mellon collaborates with EA to

revolutionize and reinvigorate computer science education in the US Retrieved

December 18 2007 from httpwwwaliceorgsimsannouncehtml

Catherine B C (1992) Field Independence and programming achievement A

Meta-Analysis (ERIC Document Reproduction No ED 348983)

Clark C amp Yinger R (1979) Research on teacher planning a progress report

Journal of Curriculum Studies 11 (11) 175-7

Clements DH (1991) Enhancement of Creativity in Computer

EnvironmentsAmerican Educational Research Journal 28 pp 173-187

Clements DH amp Gullo DF (1984) Effects of Computer Programming on Young

Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

66

圖 45 場地依賴型學習者之解題行為

以 Scratch進行範例式學習時若能配合學習者之認知風格給予不同的學習任務

有助於學習者更快達到學習效果場地獨立型之學習者適合目標導向的學習任務即能

依照現成範例進行拆解和重組於此過程中學習新知而場地依賴型之學習者適合階段

性目標的學習任務學習者必須有較明確的具體目標即可依此要求於範例中自行嘗試

組合成新的知識

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

林輝鐸莊桓綺陳怡琴羅珮妤鄭郁蝶(2010)3D 動畫學習環境－以電腦程式語言

學習對比學習時間與學習成效之研究全球商業經營管理學報頁 45-54

林曉薇(2010)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學學

報41(1)171-198

許宏彰(2005)國小學童 LOGO 語言程式設計思維歷程之研究國立臺北教育大學數學

教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

許梅君(2008)不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響國立臺灣師範大學資

訊教育學系在職進修碩士班碩士論文

黃文聖（2001）國小學童在 Logo 學習環境中數學學習與解決之研究國立新竹師範學

院數理研究所碩士論文

游朝煌(1995)大學學生空間能力邏輯思考能力不同補充教學策略及相關因素對程

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70

張素芬(2010)視覺程式語言 Scratch 適性化教學之研究論文發表於新竹教育大學舉辦

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羅芝芸（1998）兒童認知風格情緒智力與問題解決能力之相關研究國立高雄師範

大學教育系碩士班碩士論文

英文文獻

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Childrenrsquos Cognition Journal of Educational Psychology 76 pp 1051-1058

67

44使用 Scratch軟體學習程式設計時不同認知風格學習者其學習成效

是否有差異性

本項分析以「t 檢定」分析認知風格在學習成效的差異性自變項為名義尺度依

變項為連續尺度分析結果如表 20所示由結果可發現兩組受試者在「任務得分」上

未達顯著差異從平均數來看場地獨立和場地依賴學習者在得分上皆不相上下可知

認知風格偏好並不會對學習成效造成影響

表 20 不同認知風格在學習任務得分之 t檢定分析表

個數 平均數 標準差 t值 顯著性

任務得分 場地獨立 41 5378 25514 -964 338

場地依賴 34 5971 27632

進一步分析受試者之操作錄影檔及作品完成檔發現場地依賴型偏好之學習者即

使可能會產生多餘的行為和角色仍能將程式依據學習任務完成大部分是依據學習任

務之要求針對現成範例程式缺乏的行為進行程式增加較少刪除的部分而場地獨立

型之學習者則是依照學習目標將現成範例程式進行拆解仿做重組以達成要求

由此可知不論是場地依賴或場地獨立型之學習者只是解題過程不同但學習成

效並不因此產生差異教師於此學習過程只是輔助的角色若能於學生解題中對於不

同認知風格學習者給予不同的教學策略會達到更好的學習成效例如場地依賴型的

學習者比較需要結構性的教學和外部指引適時的提供步驟化教學或分段式教材而場

地獨立型的學習者在達成目標時可能需要教師提供多元相似的程式範例以觀察其差

異

68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

方法對於學習者思考歷程進行更進一步的探討以及學習者在進行拆解過程中的訊息

轉換和學習成效之關聯性做研究

69

參考文獻

中文文獻

王鼎中丘聖光林淑玲梅文慧林美娟(2009)創新程式設計課程與教學模式之研

發論文發表於中華民國第二十四屆科學教育學術研討會台北市

朱君怡(2010)動畫式教學策略對學生創意能力與電腦態度之影響以物件導向程式設

計為例國立中央大學資訊工程研究所碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(2010)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

何昱穎許靜坤王一成林育伶(2011)視覺化程式語言之遊戲式數位學習活動設計

與評估資訊教育學門與科學教育學門 99 年度專題計畫聯合成果討論會議

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教育研究所碩士論文

許麗玲(2000)認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響國立高雄師範大學工業科技

教育學系碩士論文

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68

第五章 結論與建議

Scratch 提供模組化程式及 web 分享網站讓學習者能夠藉由下載他人範例後進行

拆解及重組於此學習歷程中瞭解程式意涵達到自我學習之目的

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時場地獨立型之學習者偏好使用

Bottom-Up 之設計策略解題行為傾向解構方式而場地依賴型之學習者偏好使用

Top-Down 之設計策略解題行為傾向結構方式顯示出認知風格的不同確實會使得程

式設計的策略和解題行為產生差異

對於不同認知風格之學習者而言學習歷程有異但學習成效卻相同整體來說

Scratch 以範例式自學方式學習只要讓學習者有充分時間進行拆解組合的確有助於

自動產生程式概念於做中學經驗出程式流程於較有能力的同儕高手中學習出程式經

驗和知識

教師於 Scratch 自學中扮演輔助角色協助引導學生解題可根據學習者認知風格

的差異提供不同的學習任務及運用不同的教學策略產生引導自學的教學模式讓學

習者自行透過設計遊戲來學習

本研究以量化分析學習者之設計策略及解題行為建議未來研究可以配合質化研究

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